論文の概要: Interfacing Atomic Spins with Photons for Quantum Metrology, Simulation and Computation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.24705v1
- Date: Wed, 31 Dec 2025 08:21:44 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-01 23:27:28.60408
- Title: Interfacing Atomic Spins with Photons for Quantum Metrology, Simulation and Computation
- Title（参考訳）: 量子メトロロジー、シミュレーション、計算のための光子を用いた対向原子スピン
- Authors: Monika Schleier-Smith,
- Abstract要約: Aは、多くの原子を非局在化光モードに結合することで実現された非局所相互作用スピン系である。
空洞が光がどのようにして原子や原子に一貫性のある情報をインプリントできるかを理解すること。
凝縮物質と量子重力の問題に触発された量子シミュレーションにこれらのツールを活用する機会を強調します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: These lecture notes discuss applications of atom-light interactions in cavities to quantum metrology, simulation, and computation. A focus is on nonlocally interacting spin systems realized by coupling many atoms to a delocalized mode of light. We will build up from the fundamentals: understanding how a cavity enables light to coherently imprint information on atoms and atoms to imprint information on the light, enabling quantum non-demolition measurements that constitute a powerful means of engineering nonclassical states. By extension, letting the intracavity light act back on the atoms enables coherent photon-mediated interactions. I start by discussing collective spin models, emphasizing applications in entanglement-enhanced metrology, before proceeding to richer many-body physics enabled by incorporating spatiotemporal control or employing multiple cavity modes. I will highlight opportunities for leveraging these tools for quantum simulations inspired by problems in condensed matter and quantum gravity. Along the way, I provide a pedagogical introduction to criteria for strong atom-light coupling, illustrate how the corresponding figure of merit -- the cooperativity -- sets fundamental limits on the coherence of atom-light interactions, and discuss prospects for harnessing high-cooperativity cavity QED in quantum simulation and computation.
- Abstract（参考訳）: これらの講義ノートでは、空洞における原子-光相互作用の量子力学、シミュレーション、計算への応用について論じている。
焦点は、多くの原子を非局在化された光のモードに結合させることによって実現される非局所的に相互作用するスピン系である。
空洞によって光が原子や原子に情報をコヒーレントに印字し、光に情報を印字することで、非古典的状態の強力な手段を構成する量子的非復調測定が可能になることを理解する。
拡張によって、キャビティ内光が原子に再び作用するようにすることで、光子を介するコヒーレント相互作用が実現される。
まず、スピンの集合モデルについて議論し、絡み合いに富んだ距離論の応用を強調し、時空間制御を組み込んだり、複数のキャビティモードを採用したりすることで、よりリッチな多体物理学へと進む。
凝縮物質と量子重力の問題に触発された量子シミュレーションにこれらのツールを活用する機会を強調します。
その過程で、強い原子-光結合の基準について教育学的に紹介し、原子-光相互作用のコヒーレンスに相応のメリットの図形(協調性)が基本的限界を定め、量子シミュレーションと計算における高協力性空洞QEDの活用の展望について論じる。
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