title: Particle statistics affects quantum decay and Fano interference.
abstract: Quantum mechanical decay, Fano interference, and bound states with energy in the continuum are ubiquitous phenomena in different areas of physics. Here we experimentally demonstrate that particle statistics strongly affects quantum mechanical decay in a multiparticle system. By considering propagation of two-photon states in engineered photonic lattices, we simulate quantum decay of two noninteracting particles in a multilevel Fano-Anderson model. Remarkably, when the system sustains a bound state in the continuum, fractional decay is observed for bosonic particles, but not for fermionic ones. Complete decay in the fermionic case arises because of the Pauli exclusion principle, which forbids the bound state to be occupied by the two fermions. Our experiment indicates that particle statistics can tune many-body quantum decay from fractional to complete.
authors: Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Piazza Leonardo da Vinci 32, I-20133 Milano, Italy.
authors: Andrea
authors: A
authors: Crespi
authors: Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 5, I-00185 Roma, Italy.
authors: Linda
authors: L
authors: Sansoni
authors: Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Piazza Leonardo da Vinci 32, I-20133 Milano, Italy.|Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano, Piazza Leonardo da Vinci 32, I-20133 Milano, Italy.
authors: Giuseppe
authors: G
authors: Della Valle
authors: Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 5, I-00185 Roma, Italy.
authors: Alessio
authors: A
authors: Ciamei
authors: Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Piazza Leonardo da Vinci 32, I-20133 Milano, Italy.|Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano, Piazza Leonardo da Vinci 32, I-20133 Milano, Italy.
authors: Roberta
authors: R
authors: Ramponi
authors: Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 5, I-00185 Roma, Italy.
authors: Fabio
authors: F
authors: Sciarrino
authors: Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 5, I-00185 Roma, Italy.
authors: Paolo
authors: P
authors: Mataloni
authors: Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Piazza Leonardo da Vinci 32, I-20133 Milano, Italy.|Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano, Piazza Leonardo da Vinci 32, I-20133 Milano, Italy.
authors: Stefano
authors: S
authors: Longhi
authors: Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Piazza Leonardo da Vinci 32, I-20133 Milano, Italy.|Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano, Piazza Leonardo da Vinci 32, I-20133 Milano, Italy.
authors: Roberto
authors: R
authors: Osellame