論文の概要: Correlated decoherence and thermometry with mobile impurities in a 1D Fermi gas

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.20050v1
• Date: Wed, 27 Aug 2025 17:01:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-28 19:07:41.715001
• Title: Correlated decoherence and thermometry with mobile impurities in a 1D Fermi gas
• Title（参考訳）: 1次元フェルミガス中の移動不純物との相関脱コヒーレンスと温度測定
• Authors: Sindre Brattegard, Thomás Fogarty, Thomas Busch, Mark T. Mitchison,
• Abstract要約: 超低温フェルミオン原子のガス中に閉じ込められた2つの移動不純物の相関脱コヒーレンスダイナミクスについて検討した。 平衡条件下では, 不純物とガスの相互作用強度が増大するにつれて, 不純物が水浴誘起の局所化を受けることが判明した。 本研究は,モバイル不純物が共通の環境下で強調する,興味深いオープン量子力学を実証するものである。
• 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 theoretically investigate the correlated decoherence dynamics of two mobile impurities trapped within a gas of ultracold fermionic atoms. We use a mean-field approximation to self-consistently describe the effect of impurity-gas collisions on impurity motion, while decoherence of the impurities' internal state is computed exactly within a functional determinant approach. At equilibrium, we find that the impurities undergo bath-induced localisation as the impurity-gas interaction strength is increased. We then study the non-equilibrium dynamics induced by a sudden change of the impurities' internal state, which can be experimentally probed by Ramsey interferometry. Our theoretical approach allows us to investigate the effect of impurity motion on decoherence dynamics, finding strong deviations from the universal behaviour associated with Anderson's orthogonality catastrophe when the mass imbalance between impurity and gas atoms is small. Finally, we show that mobile impurities can be used as thermometers of their environment and that bath-mediated correlations can be beneficial for thermometric performance at low temperatures, even in the presence of non-trivial impurity motion. Our results showcase the interesting open quantum dynamics of mobile impurities dephasing in a common environment, and could help provide more precise temperature estimates of ultracold fermionic mixtures.
• Abstract（参考訳）: 超低温フェルミオン原子のガス中に閉じ込められた2つの移動不純物の相関脱コヒーレンスダイナミクスを理論的に検討した。 不純物とガスの衝突が不純物運動に与える影響を自己整合的に記述するために平均場近似を用いるが、不純物の内部状態のデコヒーレンスは機能的決定的アプローチの中で正確に計算される。 平衡条件下では, 不純物とガスの相互作用強度が増大するにつれて, 不純物が水浴誘起の局所化を受けることが判明した。 その後、不純物の内部状態の急激な変化によって引き起こされる非平衡力学を研究し、ラムゼー干渉法により実験的に探究できる。 我々の理論的アプローチは、不純物と気体原子の質量不均衡が小さいとき、アンダーソンの直交大災害に関連する普遍的な挙動から強い偏差を見出し、不純物運動がデコヒーレンスダイナミクスに与える影響を調査することができる。 最後に, 移動不純物は環境温度計として利用でき, 非自明な不純物運動があっても, 浴槽を介する相関は低温での温度測定性能に有用であることを示す。 以上の結果から, 極低温のフェルミオン混合物の温度推定に有効である可能性が示唆された。

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