Fél-egész vagy egész szám hatások spinrendszerek kvantumszinkronizálásában

Fél-egész vagy egész szám hatások spinrendszerek kvantumszinkronizálásában

Időbélyeg: 29. december 2022. 10:11
Forrás csomópont: 1792124

Ryan Tan1, Christoph Bruder1, és Martin Koppenhöfer2

1Fizikai Tanszék, Bázeli Egyetem, Klingelbergstrasse 82, CH-4056 Basel, Svájc
2Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, Illinois 60637, USA

Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.

Absztrakt

Egy külső félklasszikus jel által vezérelt egyetlen spin kvantumszinkronizálását tanulmányozzuk $S = 1$-nál nagyobb spinszámok esetén, ez a legkisebb rendszer, amely kvantum-önfenntartó oszcillátort tartalmaz. Az interferencia alapú kvantumszinkronizációs blokád előfordulása minőségileg eltérő az egész és a fél egész szám $S$ pörgetése esetén. Ezt a jelenséget a külső jel és a határciklus szerkezete közötti kölcsönhatásként magyarázzuk a rendszer koherenciájának létrehozásában. Ezen túlmenően megmutatjuk, hogy ugyanaz a disszipatív határciklus-stabilizációs mechanizmus nagyon eltérő kvantumszinkronizálási szintekhez vezet az egész és a félegész $S$ esetén. Mindazonáltal, ha minden pörgésszámhoz megfelelő határciklust választunk, összehasonlítható kvantumszinkronizálási szintek érhetők el mind egész, mind félegész spinrendszereknél.

Kiemelt kép: Maximális szinkronizálási szint a $S$ pörgés különböző értékeihez és a különböző határciklusokhoz. A spinrendszer méretétől függően különböző határciklusú oszcillátorok kiválasztásával a kvantumszinkronizálás maximális szintjének monoton növekedését találjuk a rendszer spinjének nagyságának függvényében.

Népszerű összefoglaló

A klasszikus szinkronizálást a 17. század óta tanulmányozzák, és mindennapi életünk számos területén alkalmazzák, például időmérő eszközökben és elektromos hálózatokban. A kvantumrendszerek is képesek szinkronizálni, és szinkronizálási viselkedésükben számos valódi kvantumhatás van. Példa erre az interferencia alapú kvantum-szinkronizációs blokkolás vezérelt kvantumlimit ciklusú oszcillátorokban, ahol egy destruktív interferenciahatás megakadályozza a szinkronizálást, még akkor is, ha külső jel kerül alkalmazásra. A spinrendszerek véges (és jellemzően alacsony dimenziós) Hilbert-terük miatt kényelmes platformot jelentenek a kvantumszinkronizálás tanulmányozására.

Itt azt elemezzük, hogy a kvantumszinkronizálás hogyan függ a spinrendszer méretétől. A kvantum határciklusú oszcillátor és az alkalmazott jel specifikus kombinációinál minőségi különbségeket találunk a szinkronizálási blokádok számában és erős oszcillációkat a maximális szinkronizálási mennyiségben, attól függően, hogy a spin egész vagy fél egész szám. Ha azonban a spinrendszer méretétől függően különböző határciklusú oszcillátorokat választunk, akkor a kvantumszinkronizálás maximális szintjének monoton növekedését találjuk a rendszer spinjének nagyságának függvényében.

Eredményeink rávilágítanak a kvantumszinkronizálás összetett interferenciahatásaira, és az első lépést jelentik a szinkronizálás kvantum-klasszikus átmenetének tanulmányozása felé.

► BibTeX adatok

► Referenciák

[1] Arkady Pikovsky, Michael Rosenblum és Jürgen Kurths. „Szinkronizálás: univerzális fogalom a nemlineáris tudományokban”. Cambridge nemlineáris tudományos sorozat. Cambridge University Press. (2001).
https://​/​doi.org/​10.1017/​CBO9780511755743

[2] Steven H Strogatz. „Szinkron: Hogyan alakul ki a rend a káoszból az univerzumban, a természetben és a mindennapi életben”. Hachette Egyesült Királyság. (2012). url: https://​/​www.hachettebooks.com/​titles/​steven-h-strogatz/​sync/​9781401304461/​.
https://​/​www.hachettebooks.com/​titles/​steven-h-strogatz/​sync/​9781401304461/​

[3] OV Zsirov és DL Sepeljanszkij. „Kvantum szinkronizálás”. Eur. Phys. J. D. 38, 375 (2006).
https://​/​doi.org/​10.1140/​epjd/​e2006-00011-9

[4] Max Ludwig és Florian Marquardt. „Kvantum sok test dinamikája optomechanikai tömbökben”. Phys. Rev. Lett. 111, 073603 (2013).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.111.073603

[5] Claire Davis-Tilley és AD Armour. „Mikromázerek szinkronizálása”. Phys. Rev. A 94, 063819 (2016).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.94.063819

[6] Tony E. Lee és HR Sadeghpour. „Kvantum-van der Pol oszcillátorok kvantumszinkronizálása befogott ionokkal”. Phys. Rev. Lett. 111, 234101 (2013).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.111.234101

[7] Talitha Weiss, Stefan Walter és Florian Marquardt. „Kvantumkoherens fázisoszcillációk a szinkronizálásban”. 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 és Christoph Bruder. „Kvantum szinkronizálási blokád: Az energiakvantálás akadályozza az azonos oszcillátorok szinkronizálását”. Phys. Rev. Lett. 118, 243602 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.118.243602

[9] Ehud Amitai, Niels Lörch, Andreas Nunnenkamp, ​​Stefan Walter és Christoph Bruder. „Optomechanikai rendszer szinkronizálása külső meghajtóval”. Phys. Rev. A 95, 053858 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.95.053858

[10] Ehud Amitai, Martin Koppenhöfer, Niels Lörch és Christoph Bruder. „Kvantumhatások csatolt anharmonikus önoszcillátorok amplitúdóhalálában”. Phys. Rev. E 97, 052203 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevE.97.052203

[11] Najmeh Es'haqi-Sani, Gonzalo Manzano, Roberta Zambrini és Rosario Fazio. „Szinkronizálás kvantumpályák mentén”. Phys. Rev. Research 2, 023101 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.2.023101

[12] Christopher W Wächtler és Gloria Platero. „A kvantum van der pol oszcillátorok topológiai szinkronizálása” (2022). arxiv:2208.01061.
arXiv: 2208.01061

[13] Steven H Strogatz. „Nemlineáris dinamika és káosz: a fizika alkalmazásaival”. CRC Press. (2015).

[14] Igor Goychuk, Jesús Casado-Pascual, Manuel Morillo, Jörg Lehmann és Peter Hänggi. „Kvantum sztochasztikus szinkronizálás”. Phys. Rev. Lett. 97, 210601 (2006).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.97.210601

[15] OV Zsirov és DL Sepeljanszkij. „Egy hajtott disszipatív oszcillátorhoz kapcsolt qubit szinkronizálása és bistabilitása”. Phys. Rev. Lett. 100, 014101 (2008).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.100.014101

[16] GL Giorgi, F. Plastina, G. Francica és R. Zambrini. „Nyílt spin rendszerek spontán szinkronizálása és kvantumkorrelációs dinamikája”. Phys. Rev. A 88, 042115 (2013).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.88.042115

[17] Minghui Xu, DA Tieri, EC Fine, James K. Thompson és MJ Holland. „Két atomcsoport szinkronizálása”. 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 és R. Fazio. „Kölcsönös információ, mint rendelési paraméter a kvantumszinkronizáláshoz”. Phys. Rev. A 91, 012301 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.91.012301

[19] Alexandre Roulet és Christoph Bruder. „A lehető legkisebb rendszer szinkronizálása”. Phys. Rev. Lett. 121, 053601 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.121.053601

[20] Alexandre Roulet és Christoph Bruder. „Kvantum szinkronizálás és összefonódás generálása”. Phys. Rev. Lett. 121, 063601 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.121.063601

[21] Martin Koppenhöfer és Alexandre Roulet. „Optimális szinkronizálás a kvantumrendszer mélyén: Erőforrás és alapvető határ”. 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 és C. Monroe. „Kvantum-egész-spin lánc megvalósítása szabályozható kölcsönhatásokkal”. 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 és mások. „Kvantum spin emulációja szupravezető fázisú qudittal”. Science 325, 722–725 (2009).
https://​/​doi.org/​10.1126/​science.1173440

[24] Martin Koppenhöfer, Christoph Bruder és Alexandre Roulet. „Kvantumszinkronizálás az ibm q rendszeren”. 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 és Saikat Ghosh. „Kvantumfázis-szinkronizáció megfigyelése spin-1 atomokban”. Phys. Rev. Lett. 125, 013601 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.125.013601

[26] VR Krithika, Parvinder Solanki, Sai Vinjanapathy és TS Mahesh. „A kvantumfázis-szinkronizálás megfigyelése nukleáris spinrendszerben”. Phys. Rev. A 105, 062206 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.105.062206

[27] GS Agarwal és RR Puri. „Nem egyensúlyi fázisátalakulások egy összeszorított üregben és spinállapotok generálása, amelyek kielégítik a bizonytalansági egyenlőséget”. Optics Communications 69, 267–270 (1989).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0030-4018(89)90113-2

[28] GS Agarwal és RR Puri. „Szélessávú nyomott fénnyel besugárzott atomok kooperatív viselkedése”. Phys. Rev. A 41, 3782–3791 (1990).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.41.3782

[29] RG Unanyan és M. Fleischhauer. „Sok részecskék összefonódásának dekoherenciamentes létrehozása adiabatikus alapállapot-átmenetekkel”. Phys. Rev. Lett. 90, 133601 (2003).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.90.133601

[30] Julien Vidal, Rémy Mosseri és Jorge Dukelsky. „Összefonódás elsőrendű kvantumfázis-átmenetben”. Phys. Rev. A 69, 054101 (2004).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.69.054101

[31] Klaus Mølmer és Anders Sørensen. „Forró csapdába ejtett ionok többrészecskés összefonódása”. 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 és DJ Wineland. „A Heisenberg-korlátozott spektroszkópia felé, többrészecske-összefonódott állapotokkal”. 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 és DJ Wineland. „Egy hatatomos Schrödinger macskaállapot létrehozása”. Nature 438, 639–642 (2005).
https://​/​doi.org/​10.1038/​nature04251

[34] Peter Groszkowski, Martin Koppenhöfer, Hoi-Kwan Lau és az AA ügyintéző. „Reservoir-engineered spin squeesing: Makroszkópikus páros-páratlan effektusok és hibrid rendszerek megvalósítása”. Phys. Rev. X 12, 011015 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevX.12.011015

[35] A. Mari, A. Farace, N. Didier, V. Giovannetti és R. Fazio. „A kvantumszinkronizálás mérései folytonos változó rendszerekben”. Phys. Rev. Lett. 111, 103605 (2013).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.111.103605

[36] Tony E. Lee, Ching-Kit Chan és Shenshen Wang. „A rendezetlen oszcillátorok összefonódása és kvantumszinkronizálása”. Phys. Rev. E 89, 022913 (2014).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevE.89.022913

[37] Fernando Galve, Gian Luca Giorgi és Roberta Zambrini. „Előadások az általános kvantumkorrelációkról és alkalmazásaikról”. fejezet Kvantumkorrelációk és szinkronizálási mértékek, 393–420. oldal. 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 és Sai Vinjanampathy. „A kvantumszinkronizálás általános mértéke”. Phys. Rev. Research 2, 043287 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevResearch.2.043287

[39] Michael R. Hush, Weibin Li, Sam Genway, Igor Lesanovsky és Andrew D. Armour. „Spin korrelációk, mint a kvantumszinkronizálás szondája csapdás ionos fononlézerekben”. Phys. Rev. A 91, 061401 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevA.91.061401

[40] Talitha Weiss, Andreas Kronwald és Florian Marquardt. „Zaj által kiváltott átmenetek az optomechanikai szinkronizálásban”. New Journal of Physics 18, 013043 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​1/​013043

[41] JM Radcliffe. „A koherens spinállapotok néhány tulajdonsága”. J. of Phys. A: General Physics 4, 313 (1971).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​4/​3/​009

[42] Berislav Buca, Cameron Booker és Dieter Jaksch. „A kvantumszinkronizálás algebrai elmélete és a disszipáció alatti határciklusok”. SciPost Physics 12, 097 (2022).
https://​/​doi.org/​10.21468/​SciPostPhys.12.3.097

[43] DM Brink és GR Satchler. "Perdület". Clarendon Press. (1968).

[44] EP Wigner. „Csoportelmélet: És alkalmazása az atomspektrumok kvantummechanikájára”. Akadémiai Kiadó. (1959).

Idézi

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

A fenti idézetek innen származnak SAO/NASA HIRDETÉSEK (utolsó sikeres frissítés: 2022-12-30 03:29:08). Előfordulhat, hogy a lista hiányos, mivel nem minden kiadó ad megfelelő és teljes hivatkozási adatokat.

On Crossref által idézett szolgáltatás művekre hivatkozó adat nem található (utolsó próbálkozás 2022-12-30 03:29:07).

Ez a tanulmány a Quantumban jelent meg Creative Commons Nevezd meg 4.0 International (CC BY 4.0) engedély. A szerzői jog az eredeti szerzői jog tulajdonosainál marad, például a szerzőknél vagy intézményeiknél.

Időbélyeg:

Még több Quantum Journal