เอฟเฟกต์ครึ่งจำนวนเต็มเทียบกับจำนวนเต็มในการซิงโครไนซ์ควอนตัมของระบบสปิน

เอฟเฟกต์ครึ่งจำนวนเต็มเทียบกับจำนวนเต็มในการซิงโครไนซ์ควอนตัมของระบบสปิน

Time Stamp: 29 ธันวาคม 2022 10:11 น.
โหนดต้นทาง: 1792124

ไรอัน ตัน1, คริสตอฟ บรูเดอร์1และมาร์ติน คอปเปนเฮอเฟอร์2

1ภาควิชาฟิสิกส์ University of Basel, Klingelbergstrasse 82, CH-4056 Basel, Switzerland
2Pritzker School of Molecular Engineering, มหาวิทยาลัยชิคาโก, ชิคาโก, อิลลินอยส์ 60637, สหรัฐอเมริกา

พบบทความนี้ที่น่าสนใจหรือต้องการหารือ? Scite หรือแสดงความคิดเห็นใน SciRate.

นามธรรม

เราศึกษาการซิงโครไนซ์ควอนตัมของการหมุนรอบเดียวที่ขับเคลื่อนโดยสัญญาณเซมิคลาสสิกภายนอกสำหรับจำนวนการหมุนที่มากกว่า $S = 1$ ซึ่งเป็นระบบที่เล็กที่สุดในการโฮสต์ออสซิลเลเตอร์แบบควอนตัมแบบยั่งยืน การเกิดขึ้นของการปิดล้อมการซิงโครไนซ์ควอนตัมตามสัญญาณรบกวนนั้นพบว่ามีความแตกต่างกันในเชิงคุณภาพสำหรับจำนวนเต็มกับจำนวนเต็มครึ่งจำนวน $S$ เราอธิบายปรากฏการณ์นี้ว่าเป็นการทำงานร่วมกันระหว่างสัญญาณภายนอกและโครงสร้างของวงจรจำกัดในการสร้างการเชื่อมโยงกันในระบบ ยิ่งไปกว่านั้น เราแสดงให้เห็นว่ากลไกการรักษาเสถียรภาพของวัฏจักรขีดจำกัดการกระจายแบบเดียวกันนำไปสู่การซิงโครไนซ์ควอนตัมในระดับที่แตกต่างกันมากสำหรับจำนวนเต็มเทียบกับจำนวนเต็มครึ่ง $S$ อย่างไรก็ตาม ด้วยการเลือกรอบจำกัดที่เหมาะสมสำหรับหมายเลขการหมุนแต่ละครั้ง ระดับการซิงโครไนซ์ควอนตัมที่เทียบเคียงได้สามารถทำได้ทั้งระบบการหมุนจำนวนเต็มและครึ่งจำนวนเต็ม

ภาพเด่น: ระดับสูงสุดของการซิงโครไนซ์สำหรับค่าต่างๆ ของการหมุน $S$ และรอบจำกัดที่แตกต่างกัน ด้วยการเลือกลิมิต-ไซเคิลออสซิลเลเตอร์ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับขนาดของระบบสปิน จะพบการเติบโตแบบโมโนโทนิกของระดับสูงสุดของการซิงโครไนซ์ควอนตัมเป็นฟังก์ชันของขนาดของสปินของระบบ

สรุปยอดนิยม

การซิงโครไนซ์แบบคลาสสิกได้รับการศึกษามาตั้งแต่ศตวรรษที่ 17 และมีการนำไปใช้ในชีวิตประจำวันของเราหลายด้าน เช่น ในอุปกรณ์บอกเวลาและกริดไฟฟ้า ระบบควอนตัมสามารถซิงโครไนซ์ได้เช่นกัน และมีเอฟเฟกต์ควอนตัมจำนวนมากในพฤติกรรมการซิงโครไนซ์ ตัวอย่างคือการปิดล้อมการซิงโครไนซ์ควอนตัมตามสัญญาณรบกวนในออสซิลเลเตอร์ลิมิตวัฏจักรควอนตัมที่ขับเคลื่อน ซึ่งเอฟเฟกต์สัญญาณรบกวนแบบทำลายล้างจะป้องกันการซิงโครไนซ์แม้ว่าจะใช้สัญญาณภายนอกก็ตาม ระบบสปินเป็นแพลตฟอร์มที่สะดวกในการศึกษาการซิงโครไนซ์ควอนตัมเนื่องจากพื้นที่ Hilbert ที่จำกัด (และโดยทั่วไปจะมีมิติต่ำ)

ที่นี่ เราวิเคราะห์ว่าการซิงโครไนซ์ควอนตัมขึ้นอยู่กับขนาดของระบบสปินอย่างไร สำหรับการผสมเฉพาะของควอนตัมลิมิต-ไซเคิลออสซิลเลเตอร์และสัญญาณที่ใช้ เราพบความแตกต่างเชิงคุณภาพในจำนวนของการปิดกั้นการซิงโครไนซ์และการสั่นที่รุนแรงในจำนวนการซิงโครไนซ์สูงสุด ขึ้นอยู่กับว่าสปินเป็นจำนวนเต็มหรือครึ่งจำนวนเต็ม อย่างไรก็ตาม หากใครเลือกลิมิต-ไซเคิล ออสซิลเลเตอร์ที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับขนาดของระบบสปิน จะพบการเติบโตแบบโมโนโทนิกของระดับสูงสุดของการซิงโครไนซ์ควอนตัมเป็นฟังก์ชันของขนาดของสปินของระบบ

ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นถึงผลกระทบของการรบกวนที่ซับซ้อนในการซิงโครไนซ์ควอนตัม และเป็นก้าวแรกสู่การศึกษาการเปลี่ยนผ่านจากควอนตัมไปสู่คลาสสิกในการซิงโครไนซ์

► ข้อมูล BibTeX

► ข้อมูลอ้างอิง

[1] Arkady Pikovsky, Michael Rosenblum และJürgen Kurths “การซิงโครไนซ์: แนวคิดสากลในวิทยาศาสตร์เชิงเส้น” ชุดวิทยาศาสตร์ไม่เชิงเส้นของเคมบริดจ์ สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. (2001).
https://doi.org/10.1017/​CBO9780511755743

[2] สตีเว่น เอช. สโตรกัซ “ซิงค์: ความเป็นระเบียบเกิดขึ้นจากความโกลาหลในจักรวาล ธรรมชาติ และชีวิตประจำวันได้อย่างไร” Hachette สหราชอาณาจักร (2012). url: https://​/​www.hachettebooks.com/​titles/​steven-h-strogatz/​sync/​9781401304461/​
https://​/​www.hachettebooks.com/​titles/​steven-h-strogatz/​sync/​9781401304461/​

[3] OV Zhirov และ DL Shepelyansky "การซิงโครไนซ์ควอนตัม" เออ ฟิสิกส์ เจดี 38, 375 (2006).
https://doi.org/10.1140/​epjd/​e2006-00011-9

[4] Max Ludwig และ Florian Marquardt “ไดนามิกของควอนตัมหลายตัวในอาร์เรย์ออปโตเมคานิกส์” ฟิสิกส์ รายได้ Lett 111, 073603 (2013).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.111.073603

[5] แคลร์ เดวิส-ทิลลีย์ และ AD Armour “การซิงโครไนซ์ไมโครมาเซอร์”. ฟิสิกส์ ที่ ก94, 063819 (2016).
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.94.063819

[6] Tony E. Lee และ HR Sadeghpour “การซิงโครไนซ์ควอนตัมของควอนตัมแวนเดอร์โพลออสซิลเลเตอร์กับไอออนที่ติดอยู่” ฟิสิกส์ รายได้ Lett 111, 234101 (2013).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.111.234101

[7] ทาลิธา ไวสส์, สเตฟาน วอลเตอร์ และฟลอเรียน มาร์กการ์ด “การสั่นของเฟสที่เชื่อมโยงกันของควอนตัมในการซิงโครไนซ์” ฟิสิกส์ รายได้ ก 95, 041802 (2017)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.95.041802

[8] Niels Lörch, Simon E Nigg, Andreas Nunnenkamp, ​​Rakesh P Tiwari และ Christoph Bruder “การปิดกั้นการซิงโครไนซ์ควอนตัม: การหาปริมาณพลังงานขัดขวางการซิงโครไนซ์ของออสซิลเลเตอร์ที่เหมือนกัน” ฟิสิกส์ รายได้ Lett 118, 243602 (2017).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.118.243602

[9] เอฮุด อมิไต, นีลส์ เลอร์ช, แอนเดรียส นันเนนแคมป์, สเตฟาน วอลเตอร์ และคริสตอฟ บรูเดอร์ “การซิงโครไนซ์ระบบออปติคอลกับไดรฟ์ภายนอก” ฟิสิกส์ รายได้ ก 95, 053858 (2017)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.95.053858

[10] เอฮูด อามิไต, มาร์ติน คอปเปนเฮอเฟอร์, นีลส์ เลอร์ช และคริสตอฟ บรูเดอร์ “ผลกระทบทางควอนตัมในการตายของแอมพลิจูดของออสซิลเลเตอร์ในตัวเองแบบแอนฮาร์มอนิกคู่” ฟิสิกส์ รายได้ E 97, 052203 (2018)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevE.97.052203

[11] นัจเมห์ เอสฮากี-ซานี, กอนซาโล มันซาโน, โรเบอร์ตา แซมบรินี และโรซาริโอ ฟาซิโอ “การซิงโครไนซ์ตามวิถีควอนตัม” ฟิสิกส์ รายได้การวิจัย 2, 023101 (2020)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevResearch.2.023101

[12] คริสโตเฟอร์ ดับเบิลยู แวคท์เลอร์ และกลอเรีย พลาเตโร “การซิงโครไนซ์ทอพอโลยีของควอนตัมแวนเดอร์โพลออสซิลเลเตอร์” (2022) arxiv:2208.01061.
arXiv: 2208.01061

[13] สตีเว่น เอช. สโตรกัซ “พลศาสตร์ไม่เชิงเส้นและความโกลาหล: กับการประยุกต์ใช้กับฟิสิกส์” ซีอาร์ซีเพรส. (2015).

[14] Igor Goychuk, Jesús Casado-Pascual, Manuel Morillo, Jörg Lehmann และ Peter Hänggi “การซิงโครไนซ์แบบสุ่มควอนตัม” ฟิสิกส์ รายได้ Lett 97, 210601 (2006).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.97.210601

[15] OV Zhirov และ DL Shepelyansky “การซิงโครไนซ์และ bistability ของ qubit ควบคู่กับ oscillator ที่กระจายตัว” ฟิสิกส์ รายได้ Lett 100, 014101 (2008).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.100.014101

[16] GL Giorgi, F. Plastina, G. Francica และ R. Zambrini “การซิงโครไนซ์ที่เกิดขึ้นเองและไดนามิกของความสัมพันธ์เชิงควอนตัมของระบบสปินแบบเปิด” ฟิสิกส์ รายได้ ก 88, 042115 (2013).
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.88.042115

[17] Minghui Xu, DA Tieri, EC Fine, James K. Thompson และ MJ Holland “การซิงโครไนซ์ของอะตอมสองกลุ่ม”. ฟิสิกส์ รายได้ 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 และ R. Fazio “ข้อมูลร่วมกันเป็นพารามิเตอร์การสั่งซื้อสำหรับการซิงโครไนซ์ควอนตัม” ฟิสิกส์ รายได้ ก 91, 012301 (2015)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.91.012301

[19] อเล็กซานเดอร์ รูเล็ต และคริสตอฟ บรูเดอร์ “การซิงโครไนซ์ระบบที่เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้” ฟิสิกส์ รายได้ Lett 121, 053601 (2018).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.121.053601

[20] อเล็กซานเดอร์ รูเล็ต และคริสตอฟ บรูเดอร์ “การซิงโครไนซ์ควอนตัมและการสร้างสิ่งกีดขวาง” ฟิสิกส์ รายได้ Lett 121, 063601 (2018).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.121.063601

[21] Martin Koppenhöfer และ Alexandre Roulet “การซิงโครไนซ์ที่เหมาะสมที่สุดในระบบควอนตัม: ทรัพยากรและขีดจำกัดพื้นฐาน” ฟิสิกส์ รายได้ ก 99, 043804 (2019)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.99.043804

[22] C. Senko, P. Richerme, J. Smith, A. Lee, I. Cohen, A. Retzker และ C. Monroe “การทำให้เป็นจริงของควอนตัมจำนวนเต็ม-สปินเชนด้วยการโต้ตอบที่ควบคุมได้” ฟิสิกส์ รายได้ 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 และคณะ “การจำลองควอนตัมสปินด้วยเฟสตัวนำยิ่งยวด qudit” วิทยาศาสตร์ 325, 722–725 (2009).
https://doi.org/10.1126/​science.1173440

[24] Martin Koppenhöfer, Christoph Bruder และ Alexandre Roulet “การซิงโครไนซ์ควอนตัมบนระบบ ibm q” ฟิสิกส์ รายได้การวิจัย 2, 023026 (2020)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevResearch.2.023026

[25] Arif Warsi Laskar, Pratik Adhikary, Suprodip Mondal, Parag Katiyar, Sai Vinjanampathy และ Saikat Ghosh “การสังเกตการซิงโครไนซ์เฟสควอนตัมในอะตอมของสปิน-1”. ฟิสิกส์ รายได้ Lett 125, 013601 (2020).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.125.013601

[26] VR Kritika, Parvinder Solanki, Sai Vinjanampathy และ TS Mahesh “การสังเกตการซิงโครไนซ์เฟสควอนตัมในระบบสปินนิวเคลียร์”. ฟิสิกส์ ศธ. 105, 062206 (2022)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.105.062206

[27] GS Agarwal และ RR Puri “การเปลี่ยนเฟสที่ไม่สมดุลในโพรงที่ถูกบีบและการสร้างสถานะการหมุนที่ตอบสนองความเท่าเทียมกันของความไม่แน่นอน” การสื่อสารด้วยแสง 69, 267–270 (1989)
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0030-4018(89)90113-2

[28] GS Agarwal และ RR Puri “พฤติกรรมร่วมมือของอะตอมที่ถูกฉายรังสีด้วยแสงบีบบรอดแบนด์”. ฟิสิกส์ รายได้ A 41, 3782–3791 (1990)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.41.3782

[29] RG Unanyan และ M. Fleischhauer “การสร้างการพัวพันของอนุภาคจำนวนมากโดยไม่เชื่อมโยงกันโดยการเปลี่ยนสถานะพื้นแบบอะเดียแบติก” ฟิสิกส์ รายได้ Lett 90, 133601(2003).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.90.133601

[30] Julien Vidal, Rémy Mosseri และ Jorge Dukelsky “การพัวพันกับการเปลี่ยนเฟสควอนตัมลำดับที่หนึ่ง” ฟิสิกส์ ที่ ก.69, 054101 (2004).
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.69.054101

[31] Klaus Mølmer และ Anders Sørensen “การพัวพันกันหลายอนุภาคของไอออนที่ถูกกักด้วยความร้อน”. ฟิสิกส์ รายได้ 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 และ DJ Wineland “สู่สเปกโทรสโกปีแบบจำกัดของไฮเซนเบิร์กที่มีสถานะพัวพันหลายอนุภาค” วิทยาศาสตร์ 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 และ DJ Wineland “การสร้างสถานะแมวชโรดิงเงอร์หกอะตอม” ธรรมชาติ 438, 639–642 (2005)
https://doi.org/10.1038/​nature04251

[34] Peter Groszkowski, Martin Koppenhöfer, Hoi-Kwan Lau และ AA Clerk “การบีบหมุนที่ออกแบบโดยอ่างเก็บน้ำ: ผลกระทบแบบแมโครสโคปคู่-คี่และการใช้งานระบบไฮบริด” ฟิสิกส์ รายได้ X 12, 011015 (2022)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevX.12.011015

[35] A. Mari, A. Farace, N. Didier, V. Giovannetti และ R. Fazio “การวัดการซิงโครไนซ์ควอนตัมในระบบตัวแปรต่อเนื่อง”. ฟิสิกส์ รายได้ Lett 111, 103605 (2013).
https://doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.111.103605

[36] Tony E. Lee, Ching-Kit Chan และ Sheshen Wang “ลิ้นพัวพันและการซิงโครไนซ์ควอนตัมของออสซิลเลเตอร์ที่ไม่เป็นระเบียบ” ฟิสิกส์ รายได้ จ.89, 022913 (2014).
https://doi.org/10.1103/​PhysRevE.89.022913

[37] เฟร์นันโด กาลเว่, จิอัน ลูกา จอร์จี้ และโรเบอร์ตา แซมบรินี "การบรรยายเกี่ยวกับความสัมพันธ์ควอนตัมทั่วไปและการประยุกต์ใช้" บทที่ควอนตัมสหสัมพันธ์และการวัดการซิงโครไนซ์ หน้า 393–420 สำนักพิมพ์สปริงเกอร์อินเตอร์เนชั่นแนล. (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-53412-1_18

[38] Noufal Jaseem, Michal Hajdušek, Parvinder Solanki, Leong-Chuan Kwek, Rosario Fazio และ Sai Vinjanampathy "การวัดทั่วไปของการซิงโครไนซ์ควอนตัม" ฟิสิกส์ รายได้การวิจัย 2, 043287 (2020)
https://doi.org/10.1103/​PhysRevResearch.2.043287

[39] Michael R. Hush, Weibin Li, Sam Genway, Igor Lesanovsky และ Andrew D. Armour "ความสัมพันธ์ของสปินเป็นโพรบของการซิงโครไนซ์ควอนตัมในเลเซอร์ไอออนโฟนอนที่ติดอยู่" ฟิสิกส์ ที่ ก.91, 061401 (2015).
https://doi.org/10.1103/​PhysRevA.91.061401

[40] ทาลิธา ไวสส์, แอนเดรียส ครอนวัลด์ และฟลอเรียน มาร์การ์ด “การเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากสัญญาณรบกวนในการซิงโครไนซ์ออปโตเมคานิกส์” วารสารฟิสิกส์ฉบับใหม่ 18, 013043 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​1/​013043

[41] เจเอ็ม แรดคลิฟฟ์ “คุณสมบัติบางประการของสถานะสปินที่เชื่อมโยงกัน”. J. จาก Phys. A: ฟิสิกส์ทั่วไป 4, 313 (1971).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​4/​3/​009

[42] Berislav Buca, Cameron Booker และ Dieter Jaksch “ทฤษฎีพีชคณิตของการซิงโครไนซ์ควอนตัมและวงจรจำกัดภายใต้การกระจาย” SciPost ฟิสิกส์ 12, 097 (2022)
https://doi.org/​10.21468/​SciPostPhys.12.3.097

[43] DM Brink และ GR Satchler "โมเมนตัมเชิงมุม". สำนักพิมพ์คลาเรนดอน (1968).

[44] อี.พี. วิกเนอร์. “ทฤษฎีกลุ่ม: และการนำไปใช้กับกลศาสตร์ควอนตัมของอะตอมมิกสเปกตรัม” สื่อวิชาการ. (1959).

อ้างโดย

[1] Parvinder Solanki, Faraz Mohd Mehdi, Michal Hajdušek และ Sai Vinjanampathy, “การปิดล้อมที่สมมาตรและการซิงโครไนซ์”, arXiv: 2212.09388.

การอ้างอิงข้างต้นมาจาก are อบต./นาซ่าโฆษณา (ปรับปรุงล่าสุดสำเร็จ 2022-12-30 03:29:08 น.) รายการอาจไม่สมบูรณ์เนื่องจากผู้จัดพิมพ์บางรายไม่ได้ให้ข้อมูลอ้างอิงที่เหมาะสมและครบถ้วน

On บริการอ้างอิงของ Crossref ไม่พบข้อมูลอ้างอิงงาน (ความพยายามครั้งสุดท้าย 2022-12-30 03:29:07)

บทความนี้เผยแพร่ใน Quantum ภายใต้ the ครีเอทีฟคอมมอนส์แบบแสดงที่มา 4.0 สากล (CC BY 4.0) ใบอนุญาต ลิขสิทธิ์ยังคงอยู่กับผู้ถือลิขสิทธิ์ดั้งเดิม เช่น ผู้เขียนหรือสถาบันของพวกเขา

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก วารสารควอนตัม