論文の概要: Quantum predator-prey cycles in dissipative Rydberg lattices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.26295v1
• Date: Thu, 30 Oct 2025 09:29:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-31 16:05:09.737485
• Title: Quantum predator-prey cycles in dissipative Rydberg lattices
• Title（参考訳）: 散逸的ライドバーグ格子における量子捕食-捕食サイクル
• Authors: Ya-Xin Xiang, Zhengyang Bai, Yu-Qiang Ma,
• Abstract要約: 可変2次元ライドバーグ原子配列を用いた捕食者・捕食者の力学の量子アナログを提案する。 量子コヒーレンスが自発的対称性の破れを引き起こすのに対し、長距離相互作用は量子ノイズによるデシンクロナイゼーションに対して大域的振動を安定化させる。 我々の研究は、捕食者・捕食者モデルの研究を量子領域に拡張し、多体非平衡効果を利用した量子シミュレーション戦略を前進させる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3186130813218338
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The Lotka-Volterra model is a paradigm for self-organized predator-prey oscillations in far-from-equilibrium systems, yet testing it in real-world ecosystems is hindered by uncontrollable microscopic parameters. Here, we propose a quantum analogue of predator-prey dynamics using a tunable two-dimensional Rydberg atom array. Through mean-field analysis and numerical simulations based on the open-system discrete truncated Wigner approximation, we demonstrate that Rydberg excitations exhibit predator-prey cycles on microsecond timescales. We show that quantum coherence drives spontaneous symmetry breaking, while long-range interactions stabilize global oscillations against quantum-noise-induced desynchronization. We further reveal that quantum jump induce quasicycles whose amplitude scales inversely with the square root of the system size. Our work extends the study of predator-prey models to the quantum realm and advances quantum simulation stratagies that leverage engineered many-body nonequilibrium effects.
• Abstract（参考訳）: ロトカ・ボルテラモデル(Lotka-Volterra model)は、非平衡系における自己組織的捕食者-捕食者の振動のパラダイムであるが、現実の生態系でそれをテストすることは、制御不能な顕微鏡パラメータによって妨げられる。 本稿では,2次元ライドバーグ原子アレイを用いた捕食者・獲物力学の量子類似体を提案する。 開放系離散トリュンカテッド・ウィグナー近似に基づく平均場解析と数値シミュレーションにより、Rydbergの励起がマイクロ秒時間スケールで捕食者-捕食周期を示すことを示した。 量子コヒーレンスが自発的対称性の破れを引き起こすのに対し、長距離相互作用は量子ノイズによるデシンクロナイゼーションに対して大域的振動を安定化させる。 さらに、量子ジャンプは、振幅がシステムサイズの平方根と逆スケールする準サイクルを誘導することを示した。 我々の研究は、捕食者・捕食者モデルの研究を量子領域に拡張し、多体非平衡効果を利用した量子シミュレーション戦略を前進させる。

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