論文の概要: Steady state diagram of interacting fermionic atoms coupled to dissipative cavities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.07469v1
• Date: Tue, 09 Sep 2025 07:46:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-10 14:38:27.214052
• Title: Steady state diagram of interacting fermionic atoms coupled to dissipative cavities
• Title（参考訳）: 散逸性空洞に結合した相互作用するフェルミオン原子の定常状態図
• Authors: Luisa Tolle, Ameneh Sheikhan, Thierry Giamarchi, Corinna Kollath, Catalin-Mihai Halati,
• Abstract要約: 原子空洞結合の平均場付近のゆらぎを考慮した定常状態相図を考察する。 平均場を超えた変動は、自己組織化遷移の性質を変える効果的な温度をもたらす。 結合した原子空洞系の定常状態の性質を解析した。
• 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: We investigate fermionic atoms subjected to an optical lattice and coupled to a high finesse optical cavity with photon losses. A transverse pump beam introduces a coupling between the atoms and the cavity field. We explore the steady state phase diagram taking fluctuations around the mean-field of the atoms-cavity coupling into account. Our approach allows us to investigate both one- and higher-dimensional atomic systems. The fluctuations beyond mean-field lead to an effective temperature which changes the nature of the self-organization transition. We find a strong dependence of the results on the atomic filling, in particular when contrasting the behavior at low filling and at half filling. At low filling the transition to a self-organized phase takes place at a critical value of the pump strength. In the self-organized phase the cavity field takes a finite expectation value and the atoms show a modulation in the density. Surprisingly, at even larger pump strengths a strongly non-monotonous behavior of the temperature is found and hints towards effects of cavity cooling at many-body resonances. Additionally multiple self-organized stable solutions of the cavity field and the atoms occur, signaling the presence of a fluctuation-induced bistability, with the two solutions having different effective temperatures previously discussed in [Tolle et al., Phys. Rev. Lett. 134, 133602 (2025)]. In contrast, at half filling a bistable region arises at the self-organization transition already neglecting the fluctuations. The presence of the fluctuations induce an effective temperature as at lower filling and change the behavior of the transition and the steady states drastically. We analyze the properties of the occurring steady states of the coupled atoms-cavity system.
• Abstract（参考訳）: 光格子を受けるフェルミオン原子について検討し,光子損失を伴う微細な光学キャビティに結合した。 横ポンプビームは、原子と空洞場のカップリングを導入する。 原子空洞結合の平均場付近のゆらぎを考慮した定常状態相図を考察する。 このアプローチにより、1次元と高次元の両方の原子系を調査できる。 平均場を超えた変動は、自己組織化遷移の性質を変える効果的な温度をもたらす。 特に低充填時の挙動と半充填時の挙動を対比すると, 原子充填に対する結果の強い依存性が認められた。 低充填時に、自己組織相への遷移はポンプ強度の臨界値で起こる。 自己組織相では空洞場は有限期待値をとり、原子は密度の変調を示す。 驚くべきことに、ポンプ強度がさらに大きくなると、温度の非単調な挙動が強く見出され、多体共鳴における空洞冷却の影響を示唆する。 さらに、キャビティ場と原子の複数の自己組織化された安定解が発生し、揺らぎによって誘起される不安定性の存在を示唆し、2つの溶液は以前に議論された[Tolle et al , Phys. Lett. 134, 133602 (2025)] で異なる有効温度を持つ。 対照的に、ビスタブル領域を半分に満たすと、既に揺らぎを無視している自己組織化遷移で生じる。 揺らぎの存在は、より低い充填度で有効温度を誘導し、遷移と定常状態の挙動を劇的に変化させる。 結合した原子空洞系の定常状態の性質を解析した。

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