論文の概要: Nonreciprocal and Geometric Frustration in Dissipative Quantum Spins

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.06444v1
• Date: Fri, 08 Aug 2025 16:37:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-11 20:39:06.306436
• Title: Nonreciprocal and Geometric Frustration in Dissipative Quantum Spins
• Title（参考訳）: 散逸性量子スピンにおける非相互および幾何学的フラストレーション
• Authors: Guitao Lyu, Myung-Joong Hwang,
• Abstract要約: 非相反的相互作用は非相反的フラストレーションだけでなく、非相反性に固有の幾何学的フラストレーションも引き起こすことを示す。 幾何学的および非相互的フラストレーションによって駆動される非相互相転移を同定する。 我々の予測は3成分BECキャビティシステムにとって重要な物理的意味を持つ。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Nonreciprocal interactions often create conflicting dynamical objectives that cannot be simultaneously satisfied, leading to nonreciprocal frustration. On the other hand, geometric frustration arises when conflicting static objectives in energy minimization cannot be satisfied. In this work, we show that nonreciprocal interaction among three collective quantum spins, mediated by a damped cavity, induces not only nonreciprocal frustration, intrinsic to nonreciprocity, but also geometric frustration with a remarkable robustness against disorder. It therefore ensures that the accidental degeneracy for steady states remains intact even when the system is perturbed away from a fine-tuned point of enhanced symmetry, in sharp contrast to the equilibrium case. Leveraging this finding, we identify a nonreciprocal phase transition driven by both geometric and nonreciprocal frustration. It gives rise to a time-dependent state, which shows a chiral dynamics along a geometry shaped by the geometric frustration and dynamically restores the broken discrete symmetries. Moreover, it constitutes a time-crystalline order, with multiple harmonics set by an emergent time scale that exhibits critical slowing down. Our predictions have important physical implications for a three-component spinor BEC-cavity system, which manifest as a geometric frustration in the structural phase transition and chiral dynamics of the frustrated self-organized BECs. We demonstrate the feasibility of experimental observation despite the presence of disorder in the spin-cavity coupling strengths.
• Abstract（参考訳）: 非相互の相互作用は、しばしば同時に満たせない競合する動的目的を生じさせ、非相互のフラストレーションを引き起こす。 一方、エネルギー最小化における静的な目的に矛盾する幾何学的フラストレーションは満足できない。 本研究では、減衰空洞を介する3つの集団量子スピン間の非相互相互作用が、非相互のフラストレーションを誘導するだけでなく、障害に対して顕著な堅牢性を持つ幾何学的フラストレーションも引き起こすことを示す。 したがって、定常状態の偶発的縮退は、平衡の場合とは対照的に、システムが微細な調整された対称性の点から遠ざかっても、そのまま維持される。 この発見を利用して、幾何学的および非相互的フラストレーションによって駆動される非相互相転移を同定する。 時間依存状態となり、幾何学的フラストレーションによって形作られた幾何学に沿ってキラルダイナミクスを示し、壊れた離散対称性を動的に復元する。 さらに、これは時間結晶秩序を構成し、複数のハーモニックが創発的な時間スケールによって設定され、致命的な減速を示す。 我々の予測は, 構造相転移における幾何学的フラストレーションと, フラストレーションされた自己組織型BECのキラルダイナミクスを示す3成分型スピノルBECキャビティシステムにおいて重要な物理的意味を持つ。 本研究では, スピンキャビティ結合強度に障害が存在するにもかかわらず, 実験観察の可能性を示す。

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