השפעות חצי שלם לעומת שלם בסנכרון קוונטי של מערכות ספין

השפעות חצי שלם לעומת שלם בסנכרון קוונטי של מערכות ספין

צומת המקור: 1792124

ריאן טאן1, כריסטוף ברודר1, ומרטין קופנהופר2

1המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת באזל, Klingelbergstrasse 82, CH-4056 Basel, שוויץ
2בית הספר להנדסה מולקולרית פריצקר, אוניברסיטת שיקגו, שיקגו, אילינוי 60637, ארה"ב

מצא את העיתון הזה מעניין או רוצה לדון? סקייט או השאירו תגובה ב- SciRate.

תַקצִיר

אנו חוקרים את הסנכרון הקוונטי של ספין בודד המונע על ידי אות חצי-קלאסי חיצוני עבור מספרי ספין הגדולים מ-$S = 1$, המערכת הקטנה ביותר לארח מתנד קוונטי המתקיים בעצמו. התרחשות חסימת סנכרון קוונטי מבוססת הפרעות נמצאה שונה מבחינה איכותית עבור מספר שלם לעומת ספין חצי שלם, מספר $S$. אנו מסבירים תופעה זו כמשחק הגומלין בין האות החיצוני למבנה מחזור הגבול ביצירת קוהרנטיות במערכת. יתרה מכך, אנו מראים שאותו מנגנון ייצוב גבול-מחזור מתפזר מוביל לרמות שונות מאוד של סנכרון קוונטי עבור $S$ של מספר שלם לעומת חצי שלם. עם זאת, על ידי בחירת מחזור הגבלה מתאים לכל מספר ספין, ניתן להשיג רמות דומות של סנכרון קוונטי עבור מערכות ספין שלם וחצי שלם.

סנכרון קלאסי נחקר מאז המאה ה-17 ויש לו יישומים בתחומים רבים בחיי היומיום שלנו, כמו במכשירי שמירת זמן ורשתות חשמל. גם מערכות קוונטיות יכולות להסתנכרן, והן כוללות מספר השפעות קוונטיות אמיתיות בהתנהגות הסנכרון שלהן. דוגמה לכך היא חסימת סנכרון קוונטי מבוסס-הפרעות במתנדים מונעים של מגבלת מחזור קוונטים, כאשר אפקט הפרעה הרסני מונע סנכרון למרות שהופעל אות חיצוני. מערכות ספין הן פלטפורמה נוחה לחקר סנכרון קוונטי בגלל מרחב הילברט הסופי (ובדרך כלל נמוך ממדים).

כאן אנו מנתחים כיצד סנכרון קוונטי תלוי בגודל מערכת הספין. עבור שילובים ספציפיים של מתנד מחזור קוונטי ואות מיושם, אנו מוצאים הבדלים איכותיים במספר חסימות הסנכרון ותנודות חזקות בכמות הסנכרון המקסימלית, תלוי אם הספין הוא מספר שלם או חצי שלם. עם זאת, אם בוחרים מתנדים שונים של מחזור גבול בהתאם לגודל מערכת הספין, נמצא גידול מונוטוני של הרמה המקסימלית של סנכרון קוונטי כפונקציה של גודל הספין של המערכת.

התוצאות שלנו שופכות אור על השפעות ההפרעות המורכבות בסנכרון קוונטי ומהוות צעד ראשון לקראת לימוד המעבר הקוונטי לקלאסי בסנכרון.

► נתוני BibTeX

► הפניות

[1] ארקדי פיקובסקי, מייקל רוזנבלום ויורגן קורת'ס. "סנכרון: מושג אוניברסלי במדעים לא ליניאריים". סדרת המדע הלא ליניארי של קיימברידג'. הוצאת אוניברסיטת קיימברידג'. (2001).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511755743

[2] סטיבן ה. סטרוגאץ. "סנכרון: כיצד נוצר סדר מכאוס ביקום, בטבע ובחיי היומיום". Hachette בריטניה. (2012). כתובת אתר: https://www.hachettebooks.com/​titles/​steven-h-strogatz/​sync/​9781401304461/​.
https://​/​www.hachettebooks.com/​titles/​steven-h-strogatz/​sync/​9781401304461/​

[3] OV Zhirov ו-DL Shepelyansky. "סנכרון קוונטי". יורו פיזי. J. D 38, 375 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1140 / epjd / e2006-00011-9

[4] מקס לודוויג ופלוריאן מרקארד. "דינמיקה קוונטית של גוף רבים במערכים אופטו-מכאניים". פיזי. הכומר לט. 111, 073603 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.073603

[5] קלייר דייוויס-טילי ו-AD Armour. "סנכרון של micromasers". פיזי. ר' א 94, 063819 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.063819

[6] טוני אי לי ו-HR Sadeghpour. "סנכרון קוונטי של מתנדים קוונטיים ואן דר פול עם יונים לכודים". פיזי. הכומר לט. 111, 234101 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.234101

[7] טליתה וייס, סטפן וולטר ופלוריאן מרקארד. "תנודות פאזה קוהרנטיות בסנכרון". פיזי. ר' א 95, 041802 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.041802

[8] Niels Lörch, Simon E Nigg, Andreas Nunnenkamp, ​​Rakesh P Tiwari, and Christoph Bruder. "חסימת סנכרון קוונטי: קוונטיזציה של אנרגיה מעכבת סנכרון של מתנדים זהים". פיזי. הכומר לט. 118, 243602 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.243602

[9] אהוד אמיתי, נילס לורך, אנדראס נוננקמפ, סטפן וולטר וכריסטוף ברודר. "סנכרון של מערכת אופטו-מכאנית לכונן חיצוני". פיזי. ר' א 95, 053858 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.053858

[10] אהוד אמיתי, מרטין קופנהופר, נילס לורך וכריסטוף ברודר. "השפעות קוונטיות במוות משרעת של מתנדים עצמיים אנהרמוניים מצמידים". פיזי. Rev. E 97, 052203 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.97.052203

[11] נג'מה אשאקי-סאני, גונסאלו מנזאנו, רוברטה זמבריני ורוסריו פאציו. "סנכרון לאורך מסלולים קוונטיים". פיזי. Rev. Research 2, 023101 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.023101

[12] כריסטופר וו וקסלר וגלוריה פלאטרו. "סנכרון טופולוגי של מתנדים קוונטיים ואן דר פול" (2022). arxiv:2208.01061.
arXiv: 2208.01061

[13] סטיבן ה. סטרוגאץ. "דינמיקה לא ליניארית וכאוס: עם יישומים לפיזיקה". לחץ על CRC. (2015).

[14] איגור גויצ'וק, חסוס קאסדו-פסקואל, מנואל מורילו, יורג להמן ופיטר הנגגי. "סנכרון סטוכסטי קוונטי". פיזי. הכומר לט. 97, 210601 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.97.210601

[15] OV Zhirov ו-DL Shepelyansky. "סנכרון וביסטיות של קיוביט מחובר למתנד מתפזר מונע". פיזי. הכומר לט. 100, 014101 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.100.014101

[16] GL Giorgi, F. Plastina, G. Francica, and R. Zambrini. "סנכרון ספונטני ודינמיקה של קורלציה קוונטית של מערכות ספין פתוחות". פיזי. ר' א 88, 042115 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.042115

[17] Minghui Xu, DA Tieri, EC Fine, James K. Thompson, ו-MJ Holland. "סנכרון של שני אנסמבלים של אטומים". פיזי. הכומר לט. 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, and R. Fazio. "מידע הדדי כפרמטר סדר לסנכרון קוונטי". פיזי. ר' א 91, 012301 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.012301

[19] אלכסנדר רולט וכריסטוף ברודר. "סנכרון המערכת הקטנה ביותר האפשרית". פיזי. הכומר לט. 121, 053601 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.053601

[20] אלכסנדר רולט וכריסטוף ברודר. "יצירת סנכרון קוונטי והסתבכות". פיזי. הכומר לט. 121, 063601 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.063601

[21] מרטין קופנהופר ואלכסנדר רוולט. "סנכרון אופטימלי עמוק במשטר הקוונטי: משאב ומגבלה בסיסית". פיזי. 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, and C. Monroe. "מימוש של שרשרת ספין קוונטית עם אינטראקציות ניתנות לשליטה". פיזי. Rev. X 5, 021026 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.5.021026

[23] מתיו נילי, מרקוס אנסמן, רדוסלאב סי ביאלצ'אק, מקס הופיינץ, אריק לוצ'רו, אהרון ד'אוקונל, דניאל סאנק, האוהואה וואנג, ג'יימס ונר, אנדרו נ' קללנד ועוד. "אימולציה של ספין קוונטי עם שלב מוליך-על qudit". מדע 325, 722–725 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1173440

[24] מרטין קופנהופר, כריסטוף ברודר ואלכסנדר רוולט. "סנכרון קוונטי במערכת ibm q". פיזי. 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 ו-Saikat Ghosh. "תצפית בסנכרון פאזה קוונטית באטומי ספין-1". פיזי. הכומר לט. 125, 013601 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.013601

[26] VR Krithika, Parvinder Solanki, Sai Vinjanampathy ו-TS Mahesh. "תצפית בסנכרון פאזה קוונטית במערכת ספין גרעינית". פיזי. ר' א 105, 062206 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.062206

[27] GS Agarwal ו-RR Puri. "מעברי פאזה ללא שיווי משקל בחלל סחוט ויצירת מצבי ספין המספקים שוויון באי ודאות". אופטיקה תקשורת 69, 267–270 (1989).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0030-4018(89)90113-2

[28] GS Agarwal ו-RR Puri. "התנהגות שיתופית של אטומים המוקרינים על ידי אור סחוט בפס רחב". פיזי. ר' א 41, 3782–3791 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.41.3782

[29] RG Unanyan ומ' פליישהאואר. "יצירת ללא דה-קוהרנטיות של הסתבכות של חלקיקים רבים על ידי מעברים אדיאבטיים של מצב קרקע". פיזי. הכומר לט. 90, 133601 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.133601

[30] ז'וליאן וידאל, רמי מוסרי וחורחה דוקלסקי. "הסתבכות במעבר פאזה קוונטי מסדר ראשון". פיזי. ר' א 69, 054101 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.69.054101

[31] קלאוס מולמר ואנדרס סורסן. "הסתבכות מרובת-חלקיקים של יונים לכודים חמים". פיזי. הכומר לט. 82, 1835–1838 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.82.1835

[32] ד' לייבפריד, MD Barrett, T. Schaetz, J. Britton, J. Chiaverini, WM Itano, JD Jost, C. Langer, and DJ Wineland. "לקראת ספקטרוסקופיה מוגבלת של הייזנברג עם מצבים מסובכים מרובי חלקיקים". מדע 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, and DJ Wineland. "יצירת מדינת חתול שרדינגר עם שישה אטומים". טבע 438, 639–642 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature04251

[34] פיטר גרושקובסקי, מרטין קופנהופר, הוי-קוואן לאו ופקיד AA. "סחיטת ספין מהונדסת מאגר: אפקטים מקרוסקופיים זוגיים ואי-זוגיים והטמעות של מערכות היברידיות". פיזי. Rev. X 12, 011015 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.12.011015

[35] א' מרי, א' פאראס, נ' דידייה, ו' ג'ובנטי ור' פאציו. "מדדי סנכרון קוונטי במערכות משתנות רציפות". פיזי. הכומר לט. 111, 103605 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.103605

[36] טוני אי לי, צ'ינג-קיט צ'אן ושנשן וואנג. "לשון הסתבכות וסנכרון קוונטי של מתנדים מופרעים". פיזי. Rev. E 89, 022913 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.89.022913

[37] פרננדו גאלווה, ג'יאן לוקה ג'ורג'י ורוברטה זמבריני. "הרצאות על מתאמים קוונטיים כלליים ויישומיהם". פרק מתאמים קוונטיים ומדדי סנכרון, עמודים 393–420. ספרינגר הוצאה לאור בינלאומית. (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-53412-1_18

[38] נופל ג'אסם, מיכל היידושק, פארווינדר סולנקי, לאונג-צ'ואן קוואק, רוסריו פאציו וסאי ויניאנפאתי. "מדד כללי של סנכרון קוונטי". פיזי. Rev. Research 2, 043287 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.043287

[39] מייקל ר' הוש, וויבין לי, סם גנוויי, איגור לסנובסקי ואנדרו ד' ארמור. "מתאמי ספין כבדיקה של סנכרון קוונטי בלייזרי פונון לכודים". פיזי. ר' א 91, 061401 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.061401

[40] טליתה וייס, אנדראס קרונוולד ופלוריאן מרקארד. "מעברים המושרים על ידי רעש בסנכרון אופטו-מכני". New Journal of Physics 18, 013043 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​1/​013043

[41] ג'יי.מ רדקליף. "כמה מאפיינים של מצבי ספין קוהרנטיים". J. של Phys. ת: פיזיקה כללית 4, 313 (1971).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​4/​3/​009

[42] בריסלאב בוקה, קמרון בוקר ודיטר יאקש. "תיאוריה אלגברית של סנכרון קוונטי והגבלת מחזורים תחת פיזור". SciPost Physics 12, 097 (2022).
https: / doi.org/â € ‹10.21468 / SciPostPhys.12.3.097

[43] DM ברינק ו-GR Satchler. "מומנטום זוויתי". הוצאת קלרנדון. (1968).

[44] EP Wigner. "תורת הקבוצות: ויישומה על מכניקת הקוונטים של הספקטרום האטומי". עיתונות אקדמית. (1959).

מצוטט על ידי

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

הציטוטים לעיל הם מ- מודעות SAO / NASA (עודכן לאחרונה בהצלחה 2022-12-30 03:29:08). הרשימה עשויה להיות שלמה מכיוון שלא כל בעלי האתרים מספקים נתוני ציטוט ראויים ומלאים.

On השירות המוזכר של קרוסרף לא נמצאו נתונים על ציטוט עבודות (ניסיון אחרון 2022-12-30 03:29:07)

בול זמן:

עוד מ יומן קוונטים