論文の概要: Nonclassical Many-Body Superradiant States with Interparticle and Spin-Momentum Entanglement

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.00463v2
• Date: Wed, 04 Mar 2026 20:12:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-06 15:25:24.15186
• Title: Nonclassical Many-Body Superradiant States with Interparticle and Spin-Momentum Entanglement
• Title（参考訳）: 粒子間およびスピン-モーメントエンタングルメントを有する非古典的多体超放射状態
• Authors: Jarrod T. Reilly, Gage W. Harmon, John Drew Wilson, Murray J. Holland, Simon B. Jäger,
• Abstract要約: 本稿では,集合散逸ダイナミクスのみを用いて定常超放射能を実現するクロスキャビティシステムを提案する。 我々は,システムのジャンプ演算子の強い対称性を利用した,精密なマスター方程式シミュレーション手法を開発した。 また, 2つのキャビティ出力の偏差測定により, 粒子・粒子の絡み合いが著しい状態になることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a cross-cavity system in which steady-state superradiance is achieved using solely collective dissipative dynamics. Two cavities symmetrically couple an ensemble of four-level atoms by driving transitions between two electronic states and two motional states along perpendicular cavity axes. Both cavities operate in the bad-cavity regime: one cavity mediates collective atomic decay, while the other cavity, together with a coherent drive, mediates collective pumping via an off-resonant Raman transition. With this, we find steady-state superradiant states that possess nonclassical properties, such as super-Poissonian photon statistics. The system thus requires a beyond mean-field description, and so we develop an exact master equation simulation technique utilizing strong symmetries of the system's jump operators. Because superradiant decay is accompanied by a momentum impulse along the corresponding cavity axis, the system exhibits substantial hybrid entanglement between the atoms' spin and motional degrees of freedom at steady state. We also demonstrate that heralded measurements of the two cavity outputs prepare a state with significant particle-particle entanglement with prospects for quantum-enhanced acceleration sensing.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,集合散逸ダイナミクスのみを用いて定常超放射能を実現するクロスキャビティシステムを提案する。 2つのキャビティは、2つの電子状態と2つの運動状態の間の遷移を垂直なキャビティ軸に沿って駆動することで4レベル原子のアンサンブルを対称的に結合する。 どちらのキャビティも悪いキャビティ状態にあり、1つのキャビティは集団の原子崩壊を媒介し、もう1つのキャビティはコヒーレントな駆動とともに、非共鳴ラマン転移を介して集団のポンプを媒介する。 これにより、超ポアソン光子統計のような非古典的性質を持つ定常超放射状態が見つかる。 そこで本研究では,システムのジャンプ演算子の強対称性を利用した厳密なマスター方程式シミュレーション手法を開発した。 超放射能崩壊は、対応する空洞軸に沿った運動量インパルスを伴うため、系は原子のスピンと定常状態における運動自由度の間のかなりのハイブリッドな絡み合いを示す。 また, 2つのキャビティ出力の有意な測定により, 粒子・粒子の絡み合った状態が生成され, 量子加速センシングの可能性が示唆された。

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