論文の概要: A Unified Josephson Dynamics Perspective for Single-Cavity BECs: From Self-Trapping to Dynamical Phase Transitions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.25364v2
• Date: Sun, 28 Jun 2026 17:30:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-30 15:56:39.045355
• Title: A Unified Josephson Dynamics Perspective for Single-Cavity BECs: From Self-Trapping to Dynamical Phase Transitions
• Title（参考訳）: 単一キャビティBECに対する統一ジョセフソンダイナミクスの視点:自己追従から動的相転移へ
• Authors: Soi-Chan Lei,
• Abstract要約: 単光共振器に強く結合した2成分のボース・アインシュタイン凝縮体について検討した。 マクロな量子自己トッピング(MQST)は、2つの内部原子エネルギーレベルの間に出現する。 これらの単一キャビティMQSTと遷移ダイナミクスは、現在最先端のコールド原子技術の下での観察に非常に有用であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We investigate a two-component Bose-Einstein condensate (BEC) strongly coupled to a single optical cavity, effectively described by a mean-field Dicke model supplemented with interatomic nonlinearities. Here, we propose a unified theoretical framework demonstrating that macroscopic quantum self-trapping (MQST) natively emerges between two internal atomic energy levels within a single cavity. By deriving the dimensionless semiclassical Josephson equations (SJE) governing this purely internal-state architecture, we analytically determine the critical nonlinear threshold and intrinsic phase shift mechanism for the phase transition. Based on this framework, we present two approaches for manipulating quantum phase transitions: dynamic in-situ tuning via photon pumping and inducing non-equilibrium dynamical phase transitions (DPT) via real-time parameter quenches. Furthermore, we rigorously prove that the effective charging energy driving this system scales exactly as one-quarter of the effective spin-dependent interaction energy -- the precise parameter governing recent spin-orbit coupled (SOC) BEC experiments. Incorporating realistic $^{87}$Rb atomic parameters, we substantiate that these single-cavity MQST and transition dynamics are highly feasible for observation under current state-of-the-art cold-atom technologies.
• Abstract（参考訳）: 分子間非線形性を補足した平均場ディックモデルにより, 単一光空洞に強く結合した2成分のボース・アインシュタイン凝縮体 (BEC) について検討した。 本稿では,1つの空洞内の2つの内部原子エネルギーレベルの間に,マクロな量子自己トッピング(MQST)が自然に出現することを示す統一理論フレームワークを提案する。 非次元半古典的ジョセフソン方程式(SJE)を導出することにより、位相遷移の臨界非線形しきい値と固有位相シフト機構を解析的に決定する。 本フレームワークでは,光ポンピングによる動的その場チューニングと,リアルタイムパラメータクエンチによる非平衡動的位相遷移(DPT)の誘導という,量子位相遷移を操作するための2つのアプローチを提案する。 さらに, この系を駆動する有効電荷エネルギーは, 最近のスピン軌道結合(SOC)BEC実験の正確なパラメータである, 有効スピン依存相互作用エネルギーの4分の1の精度でスケール可能であることを厳密に証明する。 現実的な$^{87}$Rb原子パラメータを組み込んで、これらの単一キャビティMQSTと遷移ダイナミクスが、現在最先端のコールド原子技術の下での観測に極めて有用であることを示す。

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