論文の概要: Dynamics and fragmentation of bosons in an optical lattice inside a cavity using Wannier and position bases

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.08279v1
• Date: Fri, 11 Apr 2025 06:24:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-14 14:17:59.780480
• Title: Dynamics and fragmentation of bosons in an optical lattice inside a cavity using Wannier and position bases
• Title（参考訳）: ワニエと位置ベースを用いた空洞内光学格子中のボソンのダイナミクスと破砕
• Authors: Christopher Gerard R. Sevilla, Jayson G. Cosme,
• Abstract要約: 横ポンプを用いた光学キャビティ内のボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)の力学について検討した。 位置とワニエ基底の両方が、BECの光子を介する断片化ダイナミクスに定性的に一致することを示す。 我々は,Mott絶縁相への移行を示唆する大きなポンプ強度に対する破砕挙動の突然の増大を予測した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The atom-cavity system is a versatile platform for emulating light-matter systems and realizing dissipation-induced phases, such as limit cycles (LCs) and time crystals. Here, we study the dynamics of a Bose-Einstein condensate (BEC) inside an optical cavity with transverse pumping and an additional intracavity optical lattice along the cavity axis. Specifically, we explore the theoretical predictions obtained from expanding the atomic field operators of the second-quantized Hamiltonian in two ways: (i) position basis and (ii) single-band Wannier basis. Both bases agree on the existence of most types of static and dynamical phases. However, matter-wave superradiance, captured within the position basis, is absent in the Wannier basis. Moreover, we show that they predict different types of LCs due to the inherent limitation of the single-band Wannier expansion, highlighting the importance of including higher energy bands to correctly capture certain phenomena. Using truncated Wigner approximation (TWA), we investigate the fragmentation dynamics of the BEC. We demonstrate that both position and Wannier bases qualitatively agree on the photon-mediated fragmentation dynamics of the BEC in the density-wave (DW) phase, despite the absence of interatomic interactions. The presence of interatomic interaction leads to further fragmentation, which can only be observed in larger system sizes. Finally, we predict a sudden increase in the fragmentation behavior for larger pump intensities, which may hint at an eventual transition to a Mott insulating (MI) phase.
• Abstract（参考訳）: 原子空洞系は、光物質系をエミュレートし、リミットサイクル(LC)やタイムクリスタルのような散逸誘起相を実現するための汎用的なプラットフォームである。 本稿では,光共振器内のボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)の動的挙動について検討する。 具体的には、第二量子化ハミルトニアンの原子場作用素を2つの方法で拡張することによって得られる理論的予測について検討する。 (i)位置基準及び位置基準 (ii)シングルバンドワニエ基底。 どちらの基底も、ほとんどの静的相と動的相の存在に一致する。 しかし、位置ベースで捕獲された物質波超放射能は、ワニエ基底では欠落している。 さらに, 単一バンドワニエ展開の固有の制限により, 異なるタイプのLCを予測し, 特定の現象を正確に捉えるために, 高エネルギーバンドを含めることの重要性を強調した。 truncated Wigner approximation (TWA) を用いて, BECのフラグメンテーションダイナミクスについて検討する。 原子間相互作用が欠如しているにもかかわらず、位置とワニエ塩基は、密度波(DW)相におけるBECの光子を介する断片化ダイナミクスに定性的に一致することを示した。 原子間相互作用の存在は、より大きなシステムサイズでしか観察できない、さらなる断片化につながる。 最後に,Mott断熱(MI)相への移行を示唆する大きなポンプ強度に対する破砕挙動の急激な増加を予測した。

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