論文の概要: Liouvillian and Hamiltonian exceptional points of atomic vapors: The spectral signatures of quantum jumps

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.02902v1
• Date: Tue, 03 Jun 2025 14:08:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-04 21:47:35.781145
• Title: Liouvillian and Hamiltonian exceptional points of atomic vapors: The spectral signatures of quantum jumps
• Title（参考訳）: Liouvillian と Hamiltonian の原子蒸気の例外点:量子ジャンプのスペクトルシグネチャ
• Authors: Marek Kopciuch, Adam Miranowicz,
• Abstract要約: 4つの超微粒子状態と有効3つの超微粒子状態を用いてモデル化したアルカリ金属原子蒸気のスペクトル特異点について検討した。 非エルミートハミルトニアン(NHH)とリウヴィリア超作用素の固有値スペクトルを比較することにより、半古典的および量子的例外点の出現と特性を分析する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate spectral singularities in an alkali-metal atomic vapor modeled using four and effectively three hyperfine states. By comparing the eigenvalue spectra of a non-Hermitian Hamiltonian (NHH) and a Liouvillian superoperator, we analyze the emergence and characteristics of both semiclassical and quantum exceptional points. Our results reveal that, for atomic systems, the NHH approach alone may be insufficient to fully capture the system's spectral properties. While NHHs can yield accurate predictions in certain regimes, a comprehensive description typically requires the Liouvillian formalism, which governs the Lindblad master equation and explicitly incorporates quantum jump processes responsible for repopulation dynamics. We demonstrate that the inclusion of quantum jumps fundamentally alters the spectral structure of the system. In particular, we present examples in which the existence, location in parameter space, or even the order of spectral degeneracies differ significantly between the two approaches, thereby highlighting the impact of quantum jumps and the limitations of the NHH method. Finally, using the hybrid-Liouvillian formalism, we show how quantum jumps reshape spectral features initially predicted by the NHH, ultimately determining the full Liouvillian spectrum.
• Abstract（参考訳）: 4つの超微粒子状態と有効3つの超微粒子状態を用いてモデル化したアルカリ金属原子蒸気のスペクトル特異点について検討した。 非エルミートハミルトニアン(NHH)とリウヴィリア超作用素の固有値スペクトルを比較することにより、半古典的および量子的例外点の出現と特性を分析する。 この結果から, 原子系では, NHH法だけではシステムのスペクトル特性を完全に捉えるには不十分である可能性が示唆された。 NHHsは特定の状態において正確な予測を行うことができるが、包括的記述は通常、リンドブラッドマスター方程式を支配し、再人口動態に責任を負う量子ジャンプ過程を明示的に組み込む、リウヴィリア形式主義を必要とする。 量子ジャンプの包含がシステムのスペクトル構造を根本的に変えることを実証する。 特に、パラメータ空間の存在、位置、スペクトル退化の順序が2つのアプローチで大きく異なる例を示し、量子ジャンプの影響とNHH法の限界を強調した。 最後に、ハイブリッド・リウィリア形式を用いて、量子ジャンプが最初にNHHによって予測され、最終的に完全なリウィリアスペクトルを決定するスペクトル特徴をどのように形成するかを示す。

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