論文の概要: Quantum synchronization in atom-cavity coupled systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.01094v1
- Date: Thu, 01 Oct 2026 05:37:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-03 01:19:23.917409
- Title: Quantum synchronization in atom-cavity coupled systems
- Title（参考訳）: 原子空洞結合系における量子同期
- Abstract要約: 古典場によって駆動されるスピン-1原子のアンサンブルが2つの駆動されたキャビティ場モードと相互作用するキャビティ量子電磁力学(CQED)を考察する。
これら2つのサブシステム - 原子と2モード空洞場 - は、空洞駆動強度および他のシステムパラメータに依存する極限サイクルまたは量子同期を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.41998444721319217
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We consider a cavity quantum electrodynamics (CQED) setup where an ensemble of spin-1 atoms driven by a classical field interacts with two driven cavity field modes. We show that the two sub-systems - the atoms and the two-mode cavity field, exhibit limit-cycle or quantum synchronization depending on the cavity drive strengths and other system parameters. In order to visualize the limit cycle and synchronization in the field, we introduce generalized two-mode field Husimi-Q function using SU(2) coherent states. For atomic spin states, we make use of spin-1 Husimi-Q function to visualize the same. We further corroborate the occurrence of field synchronization and limit cycle by analyzing $U(1)$ symmetry breaking, Wigner quasi-probability distribution, coherence properties of reduced field density matrix. Our results reveal intriguing interplay between the limit-cycle and quantum synchronization behavior, highlighting emergent quantum phenomena in driven dissipative interacting quantum systems. Additionally, we calculate Wehrl mutual information between the two modes and find that the field synchronization and Wehrl mutual information are mutually exclusive. Our study would be important to extract quantum advantages in quantum metrology using coupled atom-cavity systems.
- Abstract（参考訳）: 古典場によって駆動されるスピン-1原子のアンサンブルが2つの駆動されたキャビティ場モードと相互作用するキャビティ量子電磁力学(CQED)を考察する。
これら2つのサブシステム - 原子と2モード空洞場 - は、空洞駆動強度および他のシステムパラメータに依存する極限サイクルまたは量子同期を示す。
場の極限サイクルと同期を可視化するために、SU(2)コヒーレント状態を用いた一般化された2モード場 Husimi-Q 関数を導入する。
原子スピン状態に対しては、同じことを可視化するために spin-1 Husimi-Q 関数を用いる。
さらに、$U(1)$対称性の破れ、ウィグナー準確率分布、縮小された場密度行列のコヒーレンス特性を解析することにより、場の同期と極限サイクルの発生を裏付ける。
この結果から、リミットサイクルと量子同期挙動の間の興味深い相互作用が明らかとなり、誘導散逸性相互作用量子系における創発的な量子現象が浮き彫りになった。
さらに、2つのモード間のWehrl相互情報を計算し、フィールド同期とWehrl相互情報は相互排他的であることを示す。
我々の研究は、結合原子空洞系を用いて量子力学における量子的優位性を抽出することが重要である。
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