論文の概要: Suppression of coherent light scattering in a three-dimensional atomic array
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.10966v1
- Date: Thu, 14 Aug 2025 15:32:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-18 14:51:23.618158
- Title: Suppression of coherent light scattering in a three-dimensional atomic array
- Title（参考訳）: 3次元原子配列におけるコヒーレント光散乱の抑制
- Authors: Yu-Kun Lu, Hanzhen Lin, Jiahao Lyu, Yoo Kyung Lee, Vitaly Fedoseev, Wolfgang Ketterle,
- Abstract要約: 光学格子のモット絶縁体を用いて作製した3次元原子配列において,光散乱の強い低減効果を示す。
また,光学格子の多体状態における密度変動に対する感度プローブとして光散乱が有効であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5277756703318045
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Understanding how atoms collectively interact with light is not only important for fundamental science, but also crucial for designing light-matter interfaces in quantum technologies. Over the past decades, numerous studies have focused on arranging atoms in ordered arrays and using constructive (destructive) interference to enhance (suppress) the coupling to electromagnetic fields, thereby tailoring collective light-matter interactions. These studies have mainly focused on one- and two-dimensional arrays. However, only three-dimensional (3D) arrays can demonstrate destructive interference of coherent light scattering in all directions. This omnidirectional suppression of coherent light scattering in 3D atomic arrays has thus far not been experimentally demonstrated. Here, we observe a strong reduction of light scattering in a 3D atomic array prepared in the form of a Mott insulator in optical lattices. The residual light scattering is shown to be caused by the delocalization of atoms, Raman scattering, and inelastic scattering associated with saturation. We also demonstrate how light scattering can be a sensitive probe for density fluctuations in many-body states in optical lattices, enabling us to characterize the superfluid-to-Mott insulator phase transition as well as defects generated by dynamical parameter ramps. The results of our work can be used to prepare subradiant states for photon storage and probe correlations for many-body systems in optical lattices.
- Abstract（参考訳）: 原子と光の相互作用を理解することは、基礎科学だけでなく、量子技術における光物質界面の設計にも重要である。
過去数十年にわたり、秩序ある配列に原子を配置し、構成的(破壊的な)干渉を用いて電磁場への結合を促進(抑制)し、それによって集合的な光-物質相互作用を調整してきた。
これらの研究は主に1次元と2次元の配列に焦点を当てている。
しかし、すべての方向におけるコヒーレント光散乱の破壊的干渉を示すことができるのは3次元(3D)アレイのみである。
3次元原子配列におけるコヒーレント光散乱のこの一方向抑制は、まだ実験的に実証されていない。
ここでは,光学格子のモット絶縁体として作製された3次元原子配列における光散乱の強い低減を観察する。
残留光散乱は、原子の非局在化、ラマン散乱、飽和に伴う非弾性散乱によって引き起こされる。
また,光散乱が光格子の多体状態における密度変動に対する感度プローブとなり,超流動-モット絶縁体相転移と動的パラメータランプによって生じる欠陥を特徴付けることができることを示す。
本研究の結果は,光子貯蔵のためのサブラジアント状態の調製や,光格子中の多体系に対するプローブ相関に利用することができる。
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