論文の概要: Quantum Zeno Effect in the Spatial Evolution of a Single Atom

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.24438v1
• Date: Mon, 29 Sep 2025 08:23:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-30 22:32:19.857336
• Title: Quantum Zeno Effect in the Spatial Evolution of a Single Atom
• Title（参考訳）: 単一原子の空間進化における量子ゼノ効果
• Authors: Zheng-Yuan Zhang, Han-Chao Chen, Xin Liu, Li-Hua Zhang, Bang Liu, Shi-Yao Shao, Jun Zhang, Qi-Feng Wang, Qing Li, Yu Ma, Tian-Yu Han, Ya-Jun Wang, Dong-Yang Zhu, Jia-Dou Nan, Yi-Ming Yin, Qiao-Qiao Fang, Dong-Sheng Ding, Bao-Sen Shi,
• Abstract要約: 量子ゼノ効果(QZE)は、頻繁な測定が量子進化を抑制することを明らかにしている。 我々は,光双極子トラップを用いて,自由空間における単一冷間原子の運動を研究する。 本研究では,実空間におけるQZEの直接的実験実験を行い,原子運動の計測に基づく制御のための多目的フレームワークを構築した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 40.445653829112494
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The quantum Zeno effect (QZE) reveals that frequent measurements can suppress quantum evolution, but the detailed dynamics of the system under finite-duration measurements in experiments remain insufficiently explored. Here, we employ an optical dipole trap as a projective measurement to study the motion of a single cold atom in free space. By monitoring atomic loss, we directly observe the QZE in single-atom motion in free space and find that the effect of dipole measurements on the atom comprises a short-time collapse followed by subsequent periodic unitary evolution, thereby providing an intuitive physical picture of measurement backaction across different timescales. We further investigate the effects of measurement frequency, strength, and spatial position, demonstrating that measurements not only suppress the spreading of quantum states but also enable deterministic preparation of distinct motional states. Furthermore, by dynamically controlling the measurement position, we achieve measurement-induced directional transport of a single atom without imparting additional momentum. Our results provide a direct experimental demonstration of the QZE in real space and establish a versatile framework for measurement-based control of atomic motion, paving the way for motional-state engineering in cold-atom platforms.
• Abstract（参考訳）: 量子ゼノ効果(QZE)は、頻繁な測定によって量子進化が抑制されることを示したが、実験における有限デューレーション測定によるシステムの詳細な力学は未だ十分に解明されていない。 ここでは,光双極子トラップを用いて,自由空間における単一冷間原子の運動を研究する。 原子の損失を観察することにより、自由空間における単一原子運動のQZEを直接観察し、原子に対する双極子測定の効果が短時間の崩壊とその後の周期的一様進化を伴い、異なる時間スケールで測定バックアクションの直感的な物理像を提供する。 さらに、測定周波数、強度、空間的位置の影響について検討し、測定が量子状態の拡散を抑制するだけでなく、異なる運動状態の決定論的準備を可能にすることを示した。 さらに, 測定位置を動的に制御することにより, 追加の運動量を与えることなく, 単原子の方向移動を計測する。 本研究は,実空間におけるQZEの直接実験実験を行い,原子運動の計測に基づく制御のための多目的フレームワークを構築し,冷間原子プラットフォームにおける運動状態工学への道を開いた。

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