論文の概要: Auxiliary-state facilitated phase synchronization phenomena in isolated spin systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.27472v1
- Date: Fri, 31 Oct 2025 13:47:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-03 17:52:16.114094
- Title: Auxiliary-state facilitated phase synchronization phenomena in isolated spin systems
- Title（参考訳）: 孤立スピン系における補助状態の相同期現象
- Authors: Xylo Molenda, S. Zhong, B. Viswanathan, Xingli Li, Y. Yan, A. M. Marino, D. Blume,
- Abstract要約: この研究は、有効スピン-1系の位相同期を特徴付ける。
位相同期は、結合の位相を励起状態に調整することで制御できる。
実効スピン-1系の位相同期が実効散逸器によって完全に制御されるパラメータ構造を同定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Extending classical synchronization to the quantum domain is of great interest both from the fundamental physics point of view and with a view toward quantum technology applications. This work characterizes phase synchronization of an effective spin-1 system, which is realized by coupling three quantum states with infinite lifetime to auxiliary excited states that have a finite lifetime. Integrating out the excited states, the effective spin-1 model features coherent and incoherent effective couplings. Our key findings are: (i) Phase synchronization can be controlled by adjusting the phases of the couplings to the excited states. (ii) Unlike in the paradigmatic spin-1 system studied in the literature, where the dissipative couplings describe decay into the limit cycle state, the effective spin-1 model investigated in this work is governed by a competition between dissipative decay into and out of the limit cycle state, with the dissipative decay out of the limit cycle state playing a critical role. (iii) We identify a parameter regime where phase synchronization of the effective spin-1 system is -- in the absence of coherent effective couplings -- governed entirely by the effective dissipators. The effective spin-1 model is benchmarked through comparisons with master equation calculations for the full Hilbert space. Physical insights are gained through analytical perturbation theory calculations. Our findings, which are expected to hold for a broad class of energy level and coupling schemes, are demonstrated using hyperfine states of $^{87}$Rb.
- Abstract（参考訳）: 古典的同期を量子領域に拡張することは、基礎物理学の観点からも、量子技術応用の観点からも非常に興味深い。
この研究は、3つの量子状態と無限の寿命を持つ励起状態と、有限の寿命を持つ励起状態とを結合させることによって実現される有効スピン-1系の相同期を特徴付ける。
励起状態を統合することで、有効スピン-1モデルはコヒーレントかつ非コヒーレントな効果的なカップリングを特徴とする。
私たちの主要な発見は次のとおりです。
i) 位相同期は、結合の位相を励起状態に調整することで制御することができる。
(II) 分散結合が極限サイクル状態への崩壊を記述している文献において研究されているパラダイム的スピン1システムとは異なり、本研究で研究された有効スピン1モデルは、極限サイクル状態への散逸的崩壊と極限サイクル状態への脱出的崩壊の競合によって制御され、極限サイクル状態からの散逸的崩壊が重要な役割を果たす。
3) 有効スピン-1系の位相同期が(コヒーレントな有効結合がなければ)有効散逸器によって完全に支配されるパラメータ構造を同定する。
有効スピン-1モデルは、ヒルベルト空間のマスター方程式計算との比較によってベンチマークされる。
物理的洞察は解析的摂動理論の計算によって得られる。
エネルギーレベルと結合スキームの幅広いクラスに留まると予想される本研究は,超微細状態の$^{87}$Rbを用いて実証した。
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