Pooltäisarv vs. Täisarvuefektid spin-süsteemide kvantsünkroniseerimisel

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Ryan Tan¹, Christoph Bruder¹ja Martin Koppenhöfer²

¹Baseli ülikooli füüsika osakond, Klingelbergstrasse 82, CH-4056 Basel, Šveits
²Pritzkeri molekulaartehnika kool, Chicago Ülikool, Chicago, Illinois 60637, USA

Kas see artikkel on huvitav või soovite arutada? Scite või jätke SciRate'i kommentaar.

Abstraktne

Uurime välise poolklassikalise signaali poolt juhitava üksiku spinni kvantsünkroniseerimist spinniarvude puhul, mis on suuremad kui $S = 1$, mis on väikseim süsteem, mis mahutab kvantostsillaatorit. Häiretel põhineva kvantsünkroniseerimise blokaadi esinemine on täisarvu ja pooltäisarvu pöörlemisnumbri $S$ korral kvalitatiivselt erinev. Selgitame seda nähtust välise signaali ja piiritsükli struktuuri vastasmõjuna süsteemi koherentsuse tekitamisel. Lisaks näitame, et sama dissipatiivne piirtsükli stabiliseerimismehhanism viib täisarvu ja pooltäisarvu $S$ jaoks väga erinevate kvantsünkroniseerimise tasemeteni. Siiski, valides igale pöörlemisnumbrile sobiva piirtsükli, on võimalik saavutada võrreldavad kvantsünkroniseerimise tasemed nii täis- kui ka pooltäisarvuliste spinnisüsteemide jaoks.

Esiletõstetud pilt: maksimaalne sünkroonimistase keerutuse $S$ erinevate väärtuste ja erinevate piirtsüklite jaoks. Valides erinevaid piirtsükliga ostsillaatoreid sõltuvalt spin-süsteemi suurusest, leitakse kvantsünkroniseerimise maksimaalse taseme monotoonne kasv süsteemi spinni suuruse funktsioonina.

Populaarne kokkuvõte

Klassikalist sünkroonimist on uuritud alates 17. sajandist ja sellel on rakendusi paljudes meie igapäevaelu valdkondades, näiteks ajamõõtmisseadmetes ja elektrivõrkudes. Kvantsüsteemid võivad ka sünkroonida ja nende sünkroonimiskäitumisel on mitmeid tõeliselt kvantefekte. Näiteks on häiretel põhinev kvantsünkroniseerimise blokaad juhitavates kvantlimiittsükli ostsillaatorites, kus hävitav interferentsiefekt takistab sünkroniseerimist isegi siis, kui rakendatakse välist signaali. Spin-süsteemid on nende piiratud (ja tavaliselt madalamõõtmelise) Hilberti ruumi tõttu mugav platvorm kvantsünkroniseerimise uurimiseks.

Siin analüüsime, kuidas kvantsünkroniseerimine sõltub pöörlemissüsteemi suurusest. Kvantlimiittsükli ostsillaatori ja rakendatud signaali spetsiifiliste kombinatsioonide puhul leiame kvalitatiivseid erinevusi sünkroniseerimisblokaadide arvus ja tugevaid võnkumisi maksimaalses sünkroniseerimise mahus, olenevalt sellest, kas spinn on täis- või pooltäisarv. Kui aga valida sõltuvalt spin-süsteemi suurusest erinevad piirtsükli ostsillaatorid, leitakse kvantsünkroniseerimise maksimaalse taseme monotoonne kasv süsteemi spinni suuruse funktsioonina.

Meie tulemused valgustavad kvantsünkroniseerimise keerulisi häireefekte ja on esimene samm sünkroonimise kvant-klassikalise ülemineku uurimisel.

► BibTeX-i andmed

@artikkel{Tan2022halfintegervs, doi = {10.22331/q-2022-12-29-885}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2022-12-29-885}, pealkiri = {Pool- täisarv vs. täisarvu efektid spinsüsteemide kvantsünkroniseerimisel}, autor = {Tan, Ryan ja Bruder, Christoph ja Koppenh{“{o}}fer, Martin}, ajakiri = {{Kvant}}, issn = {2521-327X }, väljaandja = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, maht = {6}, lehekülge = {885}, kuu = detsember, aasta = {2022} }

► Viited

[1] Arkady Pikovsky, Michael Rosenblum ja Jürgen Kurths. "Sünkroniseerimine: universaalne kontseptsioon mittelineaarsetes teadustes". Cambridge'i mittelineaarne teadussari. Cambridge University Press. (2001).
https:///doi.org/10.1017/CBO9780511755743

[2] Steven H Strogatz. "Sünkroonimine: kuidas kord tekib kaosest universumis, looduses ja igapäevaelus". Hachette UK. (2012). url: https:///www.hachettebooks.com/titles/steven-h-strogatz/sync/9781401304461/.
https:///www.hachettebooks.com/titles/steven-h-strogatz/sync/9781401304461/

[3] OV Žirov ja DL Šepeljanski. "Kvantsünkroniseerimine". Eur. Phys. J. D., 38, 375 (2006).
https:///doi.org/10.1140/epjd/e2006-00011-9

[4] Max Ludwig ja Florian Marquardt. "Kvant-mitmekehade dünaamika optomehaanilistes massiivides". Phys. Rev. Lett. 111, 073603 (2013).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.073603

[5] Claire Davis-Tilley ja AD Armour. "Mikromaserite sünkroniseerimine". Phys. Rev. A 94, 063819 (2016).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.94.063819

[6] Tony E. Lee ja HR Sadeghpour. "Kvant van der Pol ostsillaatorite kvantsünkroniseerimine lõksu jäänud ioonidega". Phys. Rev. Lett. 111, 234101 (2013).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.234101

[7] Talitha Weiss, Stefan Walter ja Florian Marquardt. "Kvantkoherentsed faasivõnked sünkroniseerimisel". Phys. Rev. A 95, 041802 (2017).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.95.041802

[8] Niels Lörch, Simon E Nigg, Andreas Nunnenkamp, Rakesh P Tiwari ja Christoph Bruder. "Kvantsünkroniseerimise blokaad: energia kvantimine takistab identsete ostsillaatorite sünkroniseerimist". Phys. Rev. Lett. 118, 243602 (2017).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.243602

[9] Ehud Amitai, Niels Lörch, Andreas Nunnenkamp, Stefan Walter ja Christoph Bruder. "Optomehaanilise süsteemi sünkroonimine välise draiviga". Phys. Rev. A 95, 053858 (2017).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.95.053858

[10] Ehud Amitai, Martin Koppenhöfer, Niels Lörch ja Christoph Bruder. "Kvantefektid ühendatud anharmooniliste iseostsillaatorite amplituudisurmas". Phys. Rev. E 97, 052203 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevE.97.052203

[11] Najmeh Es'haqi-Sani, Gonzalo Manzano, Roberta Zambrini ja Rosario Fazio. "Sünkroniseerimine mööda kvanttrajektoore". Phys. Rev. Research 2, 023101 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.023101

[12] Christopher W Wächtler ja Gloria Platero. "Kvant van der pol ostsillaatorite topoloogiline sünkroniseerimine" (2022). arxiv:2208.01061.
arXiv: 2208.01061

[13] Steven H Strogatz. "Mittelineaarne dünaamika ja kaos: rakendustega füüsikas". CRC Press. (2015).

[14] Igor Goychuk, Jesús Casado-Pascual, Manuel Morillo, Jörg Lehmann ja Peter Hänggi. "Kvantstohhastiline sünkroniseerimine". Phys. Rev. Lett. 97, 210601 (2006).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.97.210601

[15] OV Žirov ja DL Šepeljanski. "Juhitava dissipatiivse ostsillaatoriga ühendatud kubiti sünkroniseerimine ja bistabiilsus". Phys. Rev. Lett. 100, 014101 (2008).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.014101

[16] GL Giorgi, F. Plastina, G. Francica ja R. Zambrini. "Avatud spin-süsteemide spontaanne sünkroniseerimine ja kvantkorrelatsiooni dünaamika". Phys. Rev. A 88, 042115 (2013).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.88.042115

[17] Minghui Xu, DA Tieri, EC Fine, James K. Thompson ja MJ Holland. "Kahe aatomite ansambli sünkroniseerimine". Phys. Rev. Lett. 113, 154101 (2014).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.154101

[18] V. Ameri, M. Eghbali-Arani, A. Mari, A. Farace, F. Kheirandish, V. Giovannetti ja R. Fazio. "Vastastikune teave kvantsünkroniseerimise järjekorraparameetrina". Phys. Rev. A 91, 012301 (2015).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.91.012301

[19] Alexandre Roulet ja Christoph Bruder. "Väikseima võimaliku süsteemi sünkroonimine". Phys. Rev. Lett. 121, 053601 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.053601

[20] Alexandre Roulet ja Christoph Bruder. "Kvantsünkroniseerimine ja takerdumise genereerimine". Phys. Rev. Lett. 121, 063601 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.063601

[21] Martin Koppenhöfer ja Alexandre Roulet. "Optimaalne sünkroniseerimine sügaval kvantrežiimis: ressurss ja põhipiir". Phys. Rev. A 99, 043804 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.99.043804

[22] C. Senko, P. Richerme, J. Smith, A. Lee, I. Cohen, A. Retzker ja C. Monroe. "Juhitavate interaktsioonidega kvanttäisarvude ahela realiseerimine". Phys. Rev. X 5, 021026 (2015).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.5.021026

[23] Matthew Neeley, Markus Ansmann, Radoslaw C Bialczak, Max Hofheinz, Erik Lucero, Aaron D O'Connell, Daniel Sank, Haohua Wang, James Wenner, Andrew N Cleland jt. "Kvantspinni emuleerimine ülijuhtiva faasi quditiga". Science 325, 722–725 (2009).
https:///doi.org/10.1126/science.1173440

[24] Martin Koppenhöfer, Christoph Bruder ja Alexandre Roulet. "Kvantsünkroonimine ibm q süsteemis". Phys. Rev. Research 2, 023026 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.023026

[25] Arif Warsi Laskar, Pratik Adhikary, Suprodip Mondal, Parag Katiyar, Sai Vinjanampathy ja Saikat Ghosh. "Kvantfaasi sünkroniseerimise vaatlemine spin-1 aatomites". Phys. Rev. Lett. 125, 013601 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.013601

[26] VR Krithika, Parvinder Solanki, Sai Vinjanampathy ja TS Mahesh. "Kvantfaasi sünkroniseerimise vaatlemine tuuma-spin-süsteemis". Phys. Rev. A 105, 062206 (2022).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.105.062206

[27] GS Agarwal ja RR Puri. "Mittetasakaalulised faasisiirded pigistatud õõnsuses ja spin-olekute teke, mis rahuldavad määramatuse võrdsust". Optics Communications 69, 267–270 (1989).
https://doi.org/10.1016/0030-4018(89)90113-2

[28] GS Agarwal ja RR Puri. "Lairiba pigistatud valguse poolt kiiritatud aatomite koostöökäitumine". Phys. Rev. A 41, 3782–3791 (1990).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.41.3782

[29] RG Unanyan ja M. Fleischhauer. "Paljude osakeste põimumise dekoherentsivaba tekitamine adiabaatiliste põhiseisundi üleminekute abil". Phys. Rev. Lett. 90, 133601 (2003).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.90.133601

[30] Julien Vidal, Rémy Mosseri ja Jorge Dukelsky. "Põimumine esimest järku kvantfaasisiirdes". Phys. Rev. A 69, 054101 (2004).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.69.054101

[31] Klaus Mølmer ja Anders Sørensen. "Kuumade lõksu jäänud ioonide mitmeosakeste takerdumine". Phys. Rev. Lett. 82, 1835–1838 (1999).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.82.1835

[32] D. Leibfried, MD Barrett, T. Schaetz, J. Britton, J. Chiaverini, WM Itano, JD Jost, C. Langer ja DJ Wineland. "Heisenbergi piiriga spektroskoopia poole mitmeosakesega takerdunud olekutega". Science 304, 1476–1478 (2004).
https:///doi.org/10.1126/science.1097576

[33] D. Leibfried, E. Knill, S. Seidelin, J. Britton, RB Blakestad, J. Chiaverini, DB Hume, WM Itano, JD Jost, C. Langer, R. Ozeri, R. Reichle ja DJ Wineland. "Kuue aatomiga Schrödingeri kassiriigi loomine". Nature 438, 639–642 (2005).
https:///doi.org/10.1038/nature04251

[34] Peter Groszkowski, Martin Koppenhöfer, Hoi-Kwan Lau ja AA ametnik. "Reservoir-konstrueeritud spin pigistamine: makroskoopilised paaris-paaritu efektid ja hübriidsüsteemide teostused". Phys. Rev. X 12, 011015 (2022).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.12.011015

[35] A. Mari, A. Farace, N. Didier, V. Giovannetti ja R. Fazio. "Kvantsünkroniseerimise meetmed pidevate muutujate süsteemides". Phys. Rev. Lett. 111, 103605 (2013).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.103605

[36] Tony E. Lee, Ching-Kit Chan ja Shenshen Wang. "Kaasatud ostsillaatorite põimumiskeel ja kvantsünkroniseerimine". Phys. Rev. E 89, 022913 (2014).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevE.89.022913

[37] Fernando Galve, Gian Luca Giorgi ja Roberta Zambrini. “Loengud üldistest kvantkorrelatsioonidest ja nende rakendustest”. Peatükk Kvantkorrelatsioonid ja sünkroniseerimismeetmed, lk 393–420. Springer International Publishing. (2017).
https://doi.org/10.1007/978-3-319-53412-1_18

[38] Noufal Jaseem, Michal Hajdušek, Parvinder Solanki, Leong-Chuan Kwek, Rosario Fazio ja Sai Vinjanampathy. "Kvantsünkroniseerimise üldine mõõt". Phys. Rev. Research 2, 043287 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.043287

[39] Michael R. Hush, Weibin Li, Sam Genway, Igor Lesanovsky ja Andrew D. Armour. "Pöörlemiskorrelatsioonid kui kvantsünkroniseerimise sond lõksus-ioonlaserites". Phys. Rev. A 91, 061401 (2015).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.91.061401

[40] Talitha Weiss, Andreas Kronwald ja Florian Marquardt. "Müra põhjustatud üleminekud optomehaanilises sünkroniseerimises". New Journal of Physics 18, 013043 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/1/013043

[41] JM Radcliffe. "Mõned koherentsete spin-olekute omadused". J. of Phys. A: General Physics 4, 313 (1971).
https://doi.org/10.1088/0305-4470/4/3/009

[42] Berislav Buca, Cameron Booker ja Dieter Jaksch. "Kvantsünkroniseerimise ja hajumise piirtsüklite algebraline teooria". SciPost Physics 12, 097 (2022).
https:///doi.org/10.21468/SciPostPhys.12.3.097

[43] DM Brink ja GR Satchler. "Nurkmoment". Clarendon Press. (1968).

[44] EP Wigner. "Rühmateooria: ja selle rakendamine aatomispektrite kvantmehaanikas". Akadeemiline ajakirjandus. (1959).

Viidatud

[1] Parvinder Solanki, Faraz Mohd Mehdi, Michal Hajdušek ja Sai Vinjanapathy, "Symmetries and Synchronization Blockade", arXiv: 2212.09388.

Ülaltoodud tsitaadid on pärit SAO/NASA KUULUTUSED (viimati edukalt värskendatud 2022-12-30 03:29:08). Loend võib olla puudulik, kuna mitte kõik väljaandjad ei esita sobivaid ja täielikke viiteandmeid.

On Crossrefi viidatud teenus teoste viitamise andmeid ei leitud (viimane katse 2022-12-30 03:29:07).

See raamat on avaldatud Quantum all Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) litsents. Autoriõigus jääb algsetele autoriõiguste valdajatele, näiteks autoritele või nende institutsioonidele.

SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
Allikas: https://quantum-journal.org/papers/q-2022-12-29-885/

Ajatempel: Detsember 29, 2022

Pauli topoloogilised allsüsteemi koodid Abeli anyoni teooriatest

Allikaklaster:

Quantum Journal

Allikasõlm: 2934141

Ajatempel: Oktoober 12, 2023

Pooltäisarv vs täisarv efektid spin-süsteemide kvantsünkroniseerimisel

Taasavaldanud Platon

Abstraktne

Populaarne kokkuvõte

► BibTeX-i andmed

► Viited

Viidatud

Veel alates Quantum Journal

Mittelineaarsete efektide kasutamine pideva footonite loendamisega optomehaanilistes andurites

Suure täpsusega Hamiltoni õpe delokaliseeritud kvantoleku evolutsioonide kaudu

Täiustatud proovi keerukuse alampiir (täpsusega) kvantolekutomograafia jaoks

Ümberlülitusjärjestuste automaatne genereerimine lineaarse segmenteeritud ioonlõksu kvantarvuti jaoks

Vastunäited enesetestimisel

Sidusate vigade iseloomustamine ja leevendamine kinnijäänud ioonkvantprotsessoris, kasutades peidetud pöördväärtusi

Madala sügavusega algoritmid kvantamplituudi hindamiseks

Piiratud kiirusega QLDPC-GKP kodeerimisskeem, mis ületab CSS Hammingi piiri

Stabilisaatorikoodide loendamine suvalise mõõtme jaoks

Variatsiooniliste kvantalgoritmide stohhastiliste optimeerijate latentsuskaalutlused

Pauli topoloogilised allsüsteemi koodid Abeli anyoni teooriatest

Meist

Vertikaalne otsing ja Ai

Platvorm

Püsi ühenduses

konto