Observation of quantum phase-synchronization in a nuclear spin-system
本文报道了在核磁共振体系中,一对相互作用的核自旋在外部驱动下的相位同步的实验研究。一个弱的过渡选择性的射频场施加在自旋之一,观察到导致相位本地化,这是实验建立的测量在各种驱动条件下的Husimi分布函数。为此,我们已经开发了一种通用的干涉技术,通过未驱动的核自旋的横向磁化直接提取值的Husimi函数。通过研究Arnold舌的行为,我们进一步验证了同步对系统失谐的鲁棒性。
2022-01-06 quant-ph
Synchronization Lower Bounds the Efficiency of Near-Degenerate Thermal Machines
本研究针对Scovil-Schulz Dubois热脉泽的四能级近简并模型,探究量子同步与热机热力学性能的关系,发现相互作用相干的协作与竞争让相干热、效率受同步度量约束,明确了量子同步在热机运行中的作用。
2023-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Spin coherence and optical properties of alkali-metal atoms in solid parahydrogen
本文对39 K、85 Rb、87 Rb和133 Cs原子在固体仲氢中的自旋相干性质进行了实验和理论研究。我们利用光抽运制备注入原子的自旋态,利用圆二色性测量注入原子的自旋态。光泵浦信号显示数量级的差异,这取决于矩阵的生长条件和原子种类。我们测量了碱金属原子自旋态的系综横向弛豫时间(T2*)。不同的碱金属物种表现出显著不同的T2* 时间,范围从87 Rb的高mF态的亚微秒相干时间到39 K的~100微秒。这是在高密度(n > 10^16 cm^-3)下电子自旋系统所报道的最长系综T2* 时间。为了解释这些观测结果,我们发展了一个弱相互作用固体基质中^2S原子超精细跃迁非均匀加宽的理论。我们计算的系综横向弛豫时间与实验吻合得很好,并提出了在未来工作中延长相干时间的方法。
2019-10-11 physics.atom-ph quant-ph
Synchronization of Interacting Quantum Dipoles
辐射偶极子的宏观集合在物理和自然科学中无处不在。在经典极限中,偶极子可以被描述为阻尼驱动的振荡器,它能够自发地同步并集体锁定它们的相位。在这里,我们研究的对应现象,在量子制度与阵列的量子化二能级系统耦合通过长程和各向异性偶极相互作用。我们的计算表明,偶极子可以克服量子涨落和非均匀耦合引起的退相干,并演化到同步稳态。这种稳定状态与经典系统中观察到的非常相似,但也表现出真正的量子特性,如量子关联和量子相扩散(让人想起激光)。我们的预测可能与更好的原子钟和各种噪声容忍量子器件的发展有关。
2015-07-17 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.atom-ph
Quantum Effects on the Synchronization Dynamics of the Kuramoto Model
本研究将经典Kuramoto同步模型拓展至量子领域,结合Caldeira-Leggett方法与Feynman-Vernon理论分析量子涨落对同步的影响,推导临界耦合解析表达式,揭示不同温度下的相变特性。
2023-06-16 cond-mat.stat-mech quant-ph
Synchronization of Networked Jahn-Teller Systems in Circuit QED
利用电路QED方法研究了两个耦合谐振腔与磁通量子比特同时相互作用的Jahn-Teller系统中的非线性效应。Jahn-Teller系统的双频描述继承了非线性约瑟夫森结和谐振子的网络结构,用于描述多频方案中的同步结构。利用特征值谱分析了主模的出现,并对锁频现象进行了分析。拉比超分裂调谐耦合和非耦合同步配置的频率夹带切换谐振器之间的耦合强度。利用二阶相干函数研究了谐振腔模式的自维持振荡和量子比特的退相。在布居数不平衡控制的局域-离域和光子阻塞机制下,得到了特权模与量子比特关联的奇异结构。
2015-08-05 quant-ph
Optical Magnetometer: Quantum Resonances at pumping repetition rate of 1/n of the Larmor frequency
研究了SERF原子磁力仪对重复短脉冲泵浦的响应。实验观察到屏蔽层内磁场的拉莫尔频率的重复频率为$1/n$的量子亚共振,并从理论上解释了这种现象。这是一种同步现象。本文介绍了K和Rb的单碱原子晶胞以及混合碱原子晶胞的研究。在后者中,一个物种被泵浦,而探针是通过自旋交换极化的另一个物种。自旋破坏,自旋交换和碰撞的影响进行了研究,以占共振的宽度。对这种现象的三能级$Λ$模型的量子计算表明,在脉冲和CW泵浦模式的情况下,吸收光谱中的共振频率都有下降,这是EIT的证据。
2020-06-17 physics.atom-ph quant-ph
Cross-correlation spin noise spectroscopy of heterogeneous interacting spin systems
我们开发和应用一种微创的方法来表征物种间的自旋相互作用,通过检测自旋波动单独。我们认为一个异质的两个组件的自旋系综在热平衡,通过二进制交换耦合相互作用,我们确定的内在自旋波动表现出的两个物种之间的互相关。我们的理论预测实验证实使用“双色”光学自旋噪声光谱相互作用的Rb和Cs碱蒸汽的混合物。结果使我们能够探索严格的热力学平衡条件下的自旋交换和总自旋弛豫率。
2014-08-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spontaneous synchronization and quantum correlation dynamics of open spin systems
讨论了开放自旋对系统在共同环境下的自发同步现象。在适当的条件下,甚至在两个自旋的自然旋进频率之间存在失谐的情况下,它们被示出达到持久的瞬态行为,其中它们同相振荡。我们探讨了这种行为的出现和两个自旋之间建立强大的量子相关性之间的联系,分析耗散和退相效应之间的差异。
2013-10-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interacting Mathieu equation, synchronization dynamics and collision-induced velocity exchange in trapped ions
本研究基于哈密顿方程探究带库仑相互作用的囚禁离子马蒂厄方程动力学,发现多体作用不改变不稳定相图,调制下存在与初始条件、离子数无关的远距离离子速度交换同步行为,还讨论了非简谐势的失同步效应,为量子模拟与动力系统研究提供新方向。
2024-06-18 physics.class-ph quant-ph
Synchronization of many nano-mechanical resonators coupled via a common cavity field
使用振幅方程,我们表明,组相同的纳米机械谐振器,与腔微波场的共模相互作用,同步形成一个单一的机械模式,耦合到腔的强度依赖于个人的机械微波耦合的平方和。传统上,这个系统是由周期性行为,当使用振幅方程分析,可以显示出表现出多稳定性。相比之下,足够不同的纳米机械振荡器的组可能会失去同步并且以显著更高的振幅异相振荡。此外,失去同步的方法类似于大振幅强迫的方法,而大振幅强迫不是Kuramoto形式。
2011-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Driven-dissipative dynamics of a strongly interacting Rydberg gas
本文研究了激光作用下基态碱金属原子与里德堡态弱混合冷气体的非平衡多体动力学。在短于修饰态寿命的时间尺度上,原子之间有效的偶极-偶极或范德华相互作用可以导致强关联相的形成,例如原子晶体。使用半经典的方法,我们研究了长时间的动力学,由于自发发射和黑体辐射的消相干和耗散过程占主导地位,导致加热和熔化的原子晶体以及粒子的损失。这些影响可以通过在存在原子修整的情况下执行主动激光冷却来显著减轻。
2012-07-11 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Absence of Correlations in Dissipative Interacting Qubits: a No-Go Theorem
针对具有 Heisenberg 相互作用的耗散量子比特,本文求得 Lindblad 稳态精确解并证明阻尼率与增益率比值相同时关联无法建立的不可行定理,揭示同步阻断与网络约化意义。
2023-02-02 cond-mat.other cond-mat.quant-gas quant-ph
Ancilla assisted Discrete Time Crystals in Non-interacting Spin Systems
在这里,我们通过实验和精确的分析模型,在非相互作用系统中出现离散时间平移对称性破缺。这些时间周期结构只有在它们与辅助量子系统相互作用的情况下才能稳定地对抗扰动,并在一定范围的旋转角度误差上显示出次谐波响应。我们证明了这种效果的中心自旋和自旋机械系统,其中的辅助诱导自旋之间的相互作用稳定的自旋动力学对有限的错误。此外,我们扩展了这些研究,并显示了甚至实现非本地(远程)同步的Floquet晶体的可能性。
2021-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum synchronization: A tutorial guide
Birla Institute of Technology, Mesra(梅斯拉比尔拉理工学院);Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究所)
本教程综述系统介绍经典与量子动力学系统中的同步现象,涵盖相位锁定、Kuramoto模型及量子极限环振荡器,提供识别同步态、判定稳定性及表征量子同步的解析方法与实用框架。
2026-09-15 cond-mat.stat-mech nlin.AO quant-ph