論文の概要: Observation of Nonlinear Spin Dynamics in Dual-Cell Atomic Gases

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.13218v1
• Date: Wed, 15 Oct 2025 07:13:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-16 20:13:28.538075
• Title: Observation of Nonlinear Spin Dynamics in Dual-Cell Atomic Gases
• Title（参考訳）: デュアルセル原子ガス中の非線形スピンダイナミクスの観測
• Authors: Xiaofan Wang, Haitao Lu, Hengyan Wang, Zhihuang Luo, Wenqiang Zheng,
• Abstract要約: デュアルセルアルカリ金属原子ガスを用いた二重バイアス磁場中における非線形スピンダイナミクスの観測を報告する。 我々は、極限周期、準周期軌道、カオスの3つの典型的な安定な力学挙動を示す。 本研究は,多モードスピンメーザー,時間結晶,準結晶,高精度磁気センサの実現に向けて,複雑なスピンダイナミクスを探索し,新たな道を開くための多用途プラットフォームを構築した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.094354467054429
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Nonlinear spin systems exhibit rich and exotic dynamical phenomena, offering promising applications ranging from spin masers and time crystals to precision measurement. Recent theoretical work [T. Wang et al., Commun. Phys. 8, 41 (2025)] predicted intriguing nonlinear dynamical phases arising from inhomogeneous magnetic fields and feedback interactions. However, experimental exploration of these predictions remains lacking. Here, we report the observation of nonlinear spin dynamics in dual-bias magnetic fields with dual-cell alkali-metal atomic gases and present three representative stable dynamical behaviors of limit cycles, quasi-periodic orbits, and chaos. Additionally, we probe the nonlinear phase transitions between these phases by varying the feedback gain and the difference of dual-bias magnetic fields. Furthermore, we demonstrate the robustness of the limit cycle and quasi-periodic orbit against the noise of magnetic fields. Our findings establish a versatile platform for exploring complex spin dynamics and open new avenues for the realization of multimode spin masers, time crystals and quasi-crystals, and high-precision magnetometers.
• Abstract（参考訳）: 非線形スピン系はリッチでエキゾチックな力学現象を示し、スピンメーザーや時間結晶から精度測定まで、有望な応用を提供する。 最近の理論的研究 (T. Wang et al , Commun. Phys. 8, 41 (2025)) は、不均一磁場とフィードバック相互作用から生じる非線形な動的位相を予測した。 しかし、これらの予測の実験的調査はいまだに不十分である。 本稿では, 2セルアルカリ金属原子ガスを持つ双バイアス磁場中における非線形スピンダイナミクスの観測を行い, 極限周期, 準周期軌道, カオスの3つの代表的な安定な動的挙動を示す。 さらに、フィードバックゲインと双バイアス磁場の差を変化させることで、これらの位相間の非線形位相遷移を探索する。 さらに,磁場の雑音に対する限界周期と準周期軌道のロバスト性を示す。 本研究は,多モードスピンメーザー,時間結晶,準結晶,高精度磁気センサの実現に向けて,複雑なスピンダイナミクスを探索し,新たな道を開くための多用途プラットフォームを構築した。

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