Spin sistemlerinin kuantum senkronizasyonunda tamsayıya karşı yarı tamsayı etkileri

Spin sistemlerinin kuantum senkronizasyonunda tamsayıya karşı yarı tamsayı etkileri

Zaman Damgası: 29 Aralık 2022 10:11
Kaynak Düğüm: 1792124

ryan tan1, Christoph Bruder1, ve Martin Koppenhöfer2

1Fizik Bölümü, Basel Üniversitesi, Klingelbergstrasse 82, CH-4056 Basel, İsviçre
2Pritzker Moleküler Mühendislik Okulu, Chicago Üniversitesi, Chicago, Illinois 60637, ABD

Bu makaleyi ilginç mi buldunuz yoksa tartışmak mı istiyorsunuz? SciRate'e çığlık at veya yorum bırak.

Özet

$S = 1$'dan daha büyük spin sayıları için harici bir yarı klasik sinyal tarafından yönlendirilen tek bir dönüşün kuantum senkronizasyonunu inceliyoruz, kuantum kendi kendini idame ettiren bir osilatörü barındıran en küçük sistem. Girişime dayalı kuantum senkronizasyon engellemesinin oluşumunun, tamsayı ile yarım tamsayı spin numarası $S$ için niteliksel olarak farklı olduğu bulundu. Bu fenomeni, sistemdeki tutarlılığın oluşturulmasında harici sinyal ile limit döngüsünün yapısı arasındaki etkileşim olarak açıklıyoruz. Ayrıca, aynı enerji tüketen limit-döngüsü stabilizasyon mekanizmasının, tamsayı ve yarı-tamsayı $S$ için çok farklı kuantum senkronizasyon seviyelerine yol açtığını gösteriyoruz. Bununla birlikte, her spin sayısı için uygun bir limit döngüsü seçerek, hem tamsayı hem de yarım-tamsayı spin sistemleri için karşılaştırılabilir kuantum senkronizasyon seviyeleri elde edilebilir.

Öne çıkan görsel: Farklı spin $S$ değerleri ve farklı limit döngüleri için maksimum senkronizasyon seviyesi. Spin sisteminin boyutuna bağlı olarak farklı limit-döngü osilatörleri seçilerek, sistemin spin boyutunun bir fonksiyonu olarak maksimum kuantum senkronizasyon seviyesinin monoton büyümesi bulunur.

Popüler özet

Klasik senkronizasyon 17. yüzyıldan beri incelenmektedir ve zaman tutma cihazları ve elektrik şebekeleri gibi günlük hayatımızın birçok alanında uygulamaları vardır. Kuantum sistemleri de senkronize olabilir ve senkronizasyon davranışlarında bir dizi gerçekten kuantum etkisine sahiptirler. Bir örnek, harici bir sinyal uygulansa bile yıkıcı bir girişim etkisinin senkronizasyonu önlediği, sürülen kuantum limit döngüsü osilatörlerindeki girişime dayalı kuantum senkronizasyon blokajıdır. Spin sistemleri, sonlu (ve tipik olarak düşük boyutlu) Hilbert uzayları nedeniyle kuantum senkronizasyonunu incelemek için uygun bir platformdur.

Burada, kuantum senkronizasyonunun spin sisteminin boyutuna nasıl bağlı olduğunu analiz ediyoruz. Kuantum limit döngüsü osilatörünün ve uygulanan bir sinyalin belirli kombinasyonları için, spinin tam sayı mı yoksa yarım tam sayı mı olduğuna bağlı olarak, senkronizasyon blokajlarının sayısında niteliksel farklılıklar ve maksimum senkronizasyon miktarında güçlü salınımlar buluyoruz. Bununla birlikte, spin sisteminin boyutuna bağlı olarak farklı limit-döngü osilatörleri seçilirse, sistemin spin boyutunun bir fonksiyonu olarak maksimum kuantum senkronizasyon seviyesinin monoton bir büyümesi bulunur.

Sonuçlarımız, kuantum senkronizasyonundaki karmaşık girişim etkilerine ışık tutuyor ve senkronizasyonda kuantumdan klasiğe geçişi incelemeye yönelik ilk adım.

► BibTeX verileri

► Referanslar

[1] Arkady Pikovsky, Michael Rosenblum ve Jürgen Kurths. "Senkronizasyon: Doğrusal olmayan bilimlerde evrensel bir kavram". Cambridge Doğrusal Olmayan Bilim Serisi. Cambridge Üniversitesi Yayınları. (2001).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511755743

[2] Steven H Strogatz. “Sync: Evrende, doğadaki ve günlük yaşamdaki kaostan düzen nasıl doğar”. Hachette İngiltere. (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 ve DL Shepelyansky. "Kuantum senkronizasyonu". EUR. fizik JD 38, 375 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1140 / epjd / e2006-00011-9

[4] Max Ludwig ve Florian Marquardt. "Optomekanik dizilerde kuantum çok cisim dinamiği". fizik Rahip Lett. 111, 073603 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.073603

[5] Claire Davis-Tilley ve AD Armor. "Mikro ustaların senkronizasyonu". fizik A 94, 063819 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.94.063819

[6] Tony E. Lee ve İK Sadeghpour. "Tutulmuş İyonlarla kuantum van der Pol osilatörlerinin kuantum senkronizasyonu". fizik Rahip Lett. 111, 234101 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.234101

[7] Talitha Weiss, Stefan Walter ve Florian Marquardt. "Senkronizasyonda kuantum uyumlu faz salınımları". fizik A 95, 041802 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.041802

[8] Niels Lörch, Simon E Nigg, Andreas Nunnenkamp, ​​Rakesh P Tiwari ve Christoph Bruder. "Kuantum senkronizasyon blokajı: Enerji niceleme, aynı osilatörlerin senkronizasyonunu engeller". fizik Rahip Lett. 118, 243602 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.243602

[9] Ehud Amitai, Niels Lörch, Andreas Nunnenkamp, ​​Stefan Walter ve Christoph Bruder. "Bir optomekanik sistemin harici bir sürücüye senkronizasyonu". fizik A 95, 053858 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.053858

[10] Ehud Amitai, Martin Koppenhöfer, Niels Lörch ve Christoph Bruder. "Birleştirilmiş anharmonik kendi kendine osilatörlerin genlik ölümünde kuantum etkileri". fizik Rev. E 97, 052203 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.97.052203

[11] Najmeh Es'haqi-Sani, Gonzalo Manzano, Roberta Zambrini ve Rosario Fazio. "Kuantum yörüngeleri boyunca senkronizasyon". fizik Rev. Araştırma 2, 023101 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.023101

[12] Christopher Wächtler ve Gloria Platero. "Kuantum van der pol osilatörlerinin topolojik senkronizasyonu" (2022). arxiv:2208.01061.
arXiv: 2208.01061

[13] Steven H Strogatz. "Doğrusal olmayan dinamikler ve kaos: fizik uygulamalarıyla". CRC Basın. (2015).

[14] Igor Goychuk, Jesús Casado-Pascual, Manuel Morillo, Jörg Lehmann ve Peter Hänggi. "Kuantum stokastik senkronizasyonu". fizik Rahip Lett. 97, 210601 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.97.210601

[15] OV Zhirov ve DL Shepelyansky. "Sürülen enerji tüketen bir osilatöre bağlı bir kübitin senkronizasyonu ve çift kararlılığı". fizik Rahip Lett. 100, 014101 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.100.014101

[16] GL Giorgi, F. Plastina, G. Francica ve R. Zambrini. "Açık dönüşlü sistemlerin kendiliğinden senkronizasyonu ve kuantum korelasyon dinamikleri". fizik A 88, 042115 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.042115

[17] Minghui Xu, DA Tieri, EC Fine, James K. Thompson ve MJ Holland. "İki atom topluluğunun senkronizasyonu". fizik Rahip 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 ve R. Fazio. "Kuantum senkronizasyonu için bir sipariş parametresi olarak karşılıklı bilgi". fizik A 91, 012301 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.012301

[19] Alexandre Roulet ve Christoph Bruder. "Mümkün olan en küçük sistemi senkronize etme". fizik Rahip Lett. 121, 053601 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.053601

[20] Alexandre Roulet ve Christoph Bruder. "Kuantum senkronizasyonu ve dolaşıklık üretimi". fizik Rahip Lett. 121, 063601 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.063601

[21] Martin Koppenhöfer ve Alexandre Roulet. "Kuantum rejiminin derinliklerinde optimum senkronizasyon: Kaynak ve temel sınır". fizik 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 ve C. Monroe. "Kontrol edilebilir etkileşimlerle bir kuantum tamsayı-döndürme zincirinin gerçekleştirilmesi". fizik 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 ve diğerleri. "Bir süper iletken faz qudit ile bir kuantum spininin emülasyonu". Bilim 325, 722–725 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1173440

[24] Martin Koppenhöfer, Christoph Bruder ve Alexandre Roulet. "Ibm q sisteminde kuantum eşzamanlaması". fizik Rev. Araştırma 2, 023026 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.023026

[25] Arif Warsi Laskar, Pratik Adhikary, Suprodip Mondal, Parag Katiyar, Sai Vinjanampathy ve Saikat Ghosh. "Spin-1 atomlarında kuantum faz senkronizasyonunun gözlemlenmesi". fizik Rahip Lett. 125, 013601 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.013601

[26] VR Krithika, Parvinder Solanki, Sai Vinjanampathy ve TS Mahesh. "Bir nükleer spin sisteminde kuantum faz senkronizasyonunun gözlemlenmesi". fizik A 105, 062206 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.062206

[27] GS Agarwal ve RR Puri. "Sıkıştırılmış bir boşlukta dengesiz faz geçişleri ve belirsizlik eşitliğini sağlayan spin durumlarının oluşumu". Optik İletişim 69, 267–270 (1989).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0030-4018(89)90113-2

[28] GS Agarwal ve RR Puri. "Geniş bantlı sıkıştırılmış ışıkla ışınlanan atomların işbirlikçi davranışı". fizik Rev. A 41, 3782–3791 (1990).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.41.3782

[29] RG Unanyan ve M. Fleischhauer. "Adyabatik temel durum geçişleri ile çok parçacıklı dolaşıklığın uyumsuzluktan bağımsız üretimi". fizik Rahip Lett. 90, 133601 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.90.133601

[30] Julien Vidal, Rémy Mosseri ve Jorge Dukelsky. "Birinci dereceden bir kuantum faz geçişinde dolaşıklık". fizik A 69, 054101 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.69.054101

[31] Klaus Mølmer ve Anders Sørensen. "Sıcak hapsolmuş iyonların çok parçacıklı dolaşıklığı". fizik Rahip 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 ve DJ Wineland. "Çok parçacıklı dolaşık durumlarla heisenberg sınırlı spektroskopiye doğru". Bilim 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 ve DJ Wineland. "Altı atomlu bir schrödinger kedi durumunun yaratılması". Nature 438, 639–642 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature04251

[34] Peter Groszkowski, Martin Koppenhöfer, Hoi-Kwan Lau ve AA Clerk. "Rezervuar tasarımlı döndürme sıkma: Makroskopik çift-tek etkileri ve hibrit sistem uygulamaları". fizik Rev. X 12, 011015 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.12.011015

[35] A. Mari, A. Farace, N. Didier, V. Giovnetti ve R. Fazio. "Sürekli değişken sistemlerde kuantum senkronizasyon ölçüleri". fizik Rahip Lett. 111, 103605 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.103605

[36] Tony E. Lee, Ching-Kit Chan ve Shenshen Wang. "Düzensiz osilatörlerin dolaşıklık dili ve kuantum senkronizasyonu". fizik Rev. E 89, 022913 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.89.022913

[37] Fernando Galve, Gian Luca Giorgi ve Roberta Zambrini. "Genel kuantum korelasyonları ve uygulamaları üzerine dersler". Bölüm Kuantum Korelasyonları ve Senkronizasyon Ölçüleri, sayfalar 393–420. Springer Uluslararası Yayıncılık. (2017).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-319-53412-1_18

[38] Noufal Jaseem, Michal Hajdušek, Parvinder Solanki, Leong-Chuan Kwek, Rosario Fazio ve Sai Vinjanampathy. "Genelleştirilmiş kuantum senkronizasyon ölçüsü". fizik Rev. Araştırma 2, 043287 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.043287

[39] Michael R. Hush, Weibin Li, Sam Genway, Igor Lesanovsky ve Andrew D. Armor. "Tutulmuş iyon fonon lazerlerinde kuantum senkronizasyonunun bir probu olarak spin korelasyonları". fizik A 91, 061401 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.91.061401

[40] Talitha Weiss, Andreas Kronwald ve Florian Marquardt. "Optomekanik senkronizasyonda gürültü kaynaklı geçişler". Yeni Fizik Dergisi 18, 013043 (2016).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​1/​013043

[41] JM Radcliffe. "Tutarlı spin durumlarının bazı özellikleri". J. of Phys. C: Genel Fizik 4, 313 (1971).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​4/​3/​009

[42] Berislav Buca, Cameron Booker ve Dieter Jaksch. "Kuantum senkronizasyonunun cebirsel teorisi ve dağılım altında limit döngüleri". SciPost Fizik 12, 097 (2022).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.12.3.097

[43] DM Brink ve GR Satchler. "Açısal momentum". Clarendon Basın. (1968).

[44] EP Winer. "Grup teorisi: Ve atomik spektrumların kuantum mekaniğine uygulanması". Akademik Basın. (1959).

Alıntılama

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

Yukarıdaki alıntılar SAO / NASA REKLAMLARI (son başarıyla 2022-12-30 03:29:08) güncellendi. Tüm yayıncılar uygun ve eksiksiz alıntı verisi sağlamadığından liste eksik olabilir.

On Crossref'in alıntı yaptığı hizmet alıntı yapma çalışmaları ile ilgili veri bulunamadı (son deneme 2022-12-30 03:29:07).

Bu Makale, Quantum'da Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası (CC BY 4.0) lisans. Telif hakkı, yazarlar veya kurumları gibi orijinal telif hakkı sahiplerine aittir.

Zaman Damgası:

Den fazla Kuantum Günlüğü