Non-classical properties of few-particle systems with synthetic spin-orbit coupling

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強い接触相互作用とスピン軌道相互作用の競合: 本研究の目的は、冷却原子系の非古典的性質の探求である。現実的なセットアップの下での位置的entanglementとスピン間entanglementを理論的に研究した。1次元スピン軌道相互作用した2粒子に、スピン軌道相互作用は粒子に運動量を与えることを考える。スピン軌道相互作用を調節し、 粒子の移動や衝突のコントロールし、粒子を移動させたり、entanglementを生成させる。強い接触相互作用が働く場合の、スピン軌道相互作用の効果を厳密に調べた。原子集合系のentanglementの定量化: Entanglement measuresは量子系の非古典的相関の定量化するが、実際の実験データから計算するのは難しく、実質不可能であることが多い。この研究では、観測量の分散から計算できるentanglement criteriaから出発し、2つのentanglement measures（the best separable approximation (BSA)とthe generalized robustness (GR)）の下限を解析的に導出した。これにより、基本的な物理量の測定のみで、系のentanglementを定量化できる。具体的な例として、spin-squeezed Bose-Einstein condensatesにbipartite entanglementやmultipartite entanglementが生成された場合を考え、集合的観測量やその2次 モーメントを用いて、BSAやGRの下限を求めた。 計画時の系は、2粒子でスピン作用を用いて空間entanglementを生成することを考えていたが、多粒子系の方が実験的に容易かつ理論的に興味深い特徴があることから、多粒子系である原子集合系を用い、トラップを変化させることで、空間entanglementを生成する場合に変更した。