Logotipo de Zephyrnet

Correspondencia cuántica-clásica de un sistema de bosones que interactúan en un potencial de triple pozo

Fecha:


ER Castro1,2, Jorge Chávez-Carlos3, I. Roditi2, Lea F. Santos4y Jorge G. Hirsch5

1Instituto de Física da UFRGS Av. Bento Gonçalves 9500, Porto Alegre, RS, Brasil
2Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas / MCTI, 22290-180, Río de Janeiro, RJ, Brasil
3Instituto de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos 62210, México
4Departamento de Física, Universidad Yeshiva, Nueva York, Nueva York 10016, EE. UU.
5Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México, Apdo. Postal 70-543, CP 04510 Cd. Mx., México

¿Encuentra este documento interesante o quiere discutirlo? Scite o deje un comentario en SciRate.

Resumen

Estudiamos la correspondencia cuántica-clásica de un sistema experimentalmente accesible de bosones interactuantes en un potencial de triple pozo inclinado. Con el análisis semiclásico, obtenemos una mejor comprensión de las diferentes fases del sistema cuántico y cómo podrían usarse para la ciencia de la información cuántica. En los límites integrables, nuestro análisis de los puntos estacionarios del hamiltoniano semiclásico revela puntos críticos asociados con transiciones de fase cuántica de segundo orden. En el dominio no integrable, el sistema presenta cruces. Dependiendo de los parámetros y cantidades, la correspondencia cuántica-clásica es válida para muy pocos bosones. En algunas regiones de parámetros, el estado fundamental es robusto (muy sensible) a los cambios en la fuerza de interacción (amplitud de inclinación), lo que puede ser útil para protocolos de información cuántica (detección cuántica).

Los estudios de la correspondencia cuántica-clásica proporcionan información sobre las propiedades tanto del sistema cuántico como de su contraparte clásica. En este trabajo, exploramos la correspondencia cuántica-clásica para localizar los puntos de transición de fase cuántica de un sistema experimentalmente accesible de bosones interactuantes en un potencial de triple pozo. Con el análisis semiclásico, obtenemos una mejor comprensión de las diferentes fases del sistema cuántico y cómo podrían usarse para la ciencia de la información cuántica.

► datos BibTeX

► referencias

[ 1 ] ML Mehta, Matrices aleatorias (Elsevier Academic Press, Amsterdam, 2004).

[ 2 ] G. Casati, F. Valz-Gris e I. Guarneri, Sobre la conexión entre la cuantificación de sistemas no integrables y la teoría estadística de los espectros, Lett. Nuov. Cim. 28, 279 (1980).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02798790

[ 3 ] O. Bohigas, M. Giannoni y C. Schmit, Fluctuaciones espectrales de sistemas cuánticos clásicamente caóticos, Lecture Notes in Physics 263, 18 (1986).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​3-540-17171-1_2

[ 4 ] EB Rozenbaum, S. Ganeshan y V. Galitski, Exponente de Lyapunov y tasa de crecimiento del correlador ordenado fuera de tiempo en un sistema caótico, Phys. Rev. Lett. 118, 086801 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.086801

[ 5 ] J. Chávez-Carlos, B. López-del Carpio, MA Bastarrachea-Magnani, P. Stránský, S. Lerma-Hernández, LF Santos, y JG Hirsch, Exponentes cuánticos y clásicos de Lyapunov en sistemas de interacción átomo-campo, Phys. Rev. Lett. 122, 024101 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.024101

[ 6 ] S. Pappalardi, A. Russomanno, B. Žunkovič, F. Iemini, A. Silva y R. Fazio, Scrambling and entrelament spreading in long-range spin chains, Phys. Rev. B 98, 134303 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.98.134303

[ 7 ] S. Pilatowsky-Cameo, J. Chávez-Carlos, MA Bastarrachea-Magnani, P. Stránský, S. Lerma-Hernández, LF Santos y JG Hirsch, Exponentes cuánticos positivos de Lyapunov en sistemas experimentales con límite clásico regular, Phys. Rev. E 101, 010202 (R) (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.101.010202

[ 8 ] Q. Hummel, B. Geiger, JD Urbina y K. Richter, Difusión de información cuántica reversible en sistemas de muchos cuerpos cerca de la criticidad, Phys. Rev. Lett. 123, 160401 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.160401

[ 9 ] T. Xu, T. Scaffidi y X. Cao, Does Scrambling Equal Chaos ?, Phys. Rev. Lett. 124, 140602 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.140602

[ 10 ] K. Hashimoto, K.-B. Eh, K.-Y. Kim y R. Watanabe, Crecimiento exponencial del correlador de orden fuera de tiempo sin caos: oscilador armónico invertido, J. High Energ. Phys. 2020 (11), 68.
https: / / doi.org/ 10.1007 / JHEP11 (2020) 068

[ 11 ] EJ Heller, Funciones propias de estado ligado de sistemas hamiltonianos clásicamente caóticos: cicatrices de órbitas periódicas, Phys. Rev. Lett. 53, 1515 (1984).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.53.1515

[ 12 ] H.-J. Stöckmann, Quantum Chaos: an Introduction (Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido, 2006).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511524622

[ 13 ] D. Villaseñor, S. Pilatowsky-Cameo, MA Bastarrachea-Magnani, S. Lerma-Hernández, LF Santos y JG Hirsch, Dinámica cuántica vs clásica en un sistema de bosones de espín: manifestaciones de correlaciones espectrales y cicatrices, New J. Phys . 22, 063036 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ab8ef8

[ 14 ] S. Pilatowsky-Cameo, D. Villaseñor, MA Bastarrachea-Magnani, S. Lerma-Hernández, LF Santos y JG Hirsch, La cicatrización cuántica ubicua no previene la ergodicidad, Nat. Comm. 12, 852 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-021-21123-5

[ 15 ] K. Nemoto, CA Holmes, GJ Milburn y WJ Munro, Dinámica cuántica de tres condensados ​​atómicos acoplados de Bose-Einstein, Phys. Rev. A 63, 013604 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.013604

[ 16 ] B. Liu, L.-B. Fu, S.-P. Yang y J. Liu, oscilación de Josephson y transición a auto-atrapamiento para condensados ​​de Bose-Einstein en una trampa de triple pozo, Phys. Rev. A 75, 033601 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.033601

[ 17 ] P. Buonsante, R. Franzosi y V. Penna, Control de oscilaciones macroscópicas inestables en la dinámica de tres condensados ​​Bose acoplados, J. Phys. A 42, 285307 (2009).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​42/​28/​285307

[ 18 ] TF Viscondi, K. Furuya y MC de Oliveira, Transición de fase, entrelazamiento y compresión en un condensado de triple pozo, EPL (Europhys. Lett.) 90, 10014 (2010).
https:/​/​doi.org/​10.1209/​0295-5075/​90/​10014

[ 19 ] AI Streltsov, K. Sakmann, OE Alon y LS Cederbaum, Dinámica precisa de múltiples bosones a largo plazo en trampas periódicas de tres pozos, Phys. Rev. A 83, 043604 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.043604

[ 20 ] TF Viscondi y K. Furuya, Dinámica de un condensado de Bose-Einstein en una trampa simétrica de tres pozos, J. Phys. A 44, 175301 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​44/​17/​175301

[ 21 ] L. Cao, I. Brouzos, S. Zöllner y P. Schmelcher, Túneles interbandas de bosones impulsados ​​por interacción en el pozo triple, New J. Phys. 13, 033032 (2011).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​3/​033032

[ 22 ] CJ Bradly, M. Rab, AD Greentree y AM Martin, Túneles coherentes mediante pasaje adiabático en un sistema Bose-Hubbard de tres pozos, Phys. Rev. A 85, 053609 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.053609

[ 23 ] Z. Zhou, W. Hai, Q. Xie y J. Tan, Túnel de segundo orden de dos bosones que interactúan en un pozo triple impulsado, New J. Phys. 15, 123020 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​15/​12/​123020

[ 24 ] Q. Guo, X. Chen y B. Wu, Dinámica de tunelización y estructuras de bandas de tres condensados ​​de Bose-Einstein débilmente acoplados, Opt. Express 22, 19219 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OE.22.019219

[ 25 ] MK Olsen, Dinámica cuántica y entrelazamiento en el transporte coherente de población atómica, J. Phys. B 47, 095301 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0953-4075/​47/​9/​095301

[ 26 ] GM Koutentakis, SI Mistakidis y P. Schmelcher, Mecanismos de efecto túnel resonantes inducidos por Quench de bosones en una red óptica con confinamiento armónico, Phys. Rev. A 95, 013617 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.013617

[ 27 ] L. Guo, L. Du, C. Yin, Y. Zhang y S. Chen, Evoluciones dinámicas en sistemas de pozos triples no hermitianos con un potencial complejo, Phys. Rev. A 97, 032109 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.032109

[ 28 ] S. Bera, R. Roy, A. Gammal, B. Chakrabarti y B. Chatterjee, Sondeo de la dinámica de relajación de unos pocos bosones fuertemente correlacionados en una red óptica 1D de tres pocillos, J. Phys. B 52, 215303 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1361-6455 / ab2999

[ 29 ] S. Dutta, MC Tsatsos, S. Basu y AUJ Lode, Gestión de las correlaciones de UltracoldBosons en pozos triples, New J. Phys. 21, 053044 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ab117d

[ 30 ] G. McCormack, R. Nath y W. Li, Dinámica no lineal de condensados ​​de Bose-Einstein revestidos con Rydberg en un potencial de triple pozo, Phys. Rev. A 102, 063329 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.063329

[ 31 ] Sayak Ray, Doron Cohen y Amichay Vardi, Desglose inducido por el caos del modelado de Bose-Hubbard, Phys. Rev. A 101, 013624 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.013624

[ 32 ] Bo Xiong y Uwe W. Fischer, Coherencia inducida por interacción entre bosones polares almacenados en potenciales de triple pozo, Phys. Rev. A 88, 063608 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.063608

[ 33 ] V. Penna y A. Richaud, El mecanismo de separación de fases de una mezcla binaria en un trímero de anillo, Sci Rep 8, 10242 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41598-018-28573-w

[ 34 ] A. Richaud y V. Penna, La separación de fases puede ser más fuerte que el caos, New J. Phys. 20, 105008 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aae73e

[ 35 ] T. Lahaye, T. Pfau y L. Santos, Conjuntos mesoscópicos de bosones polares en potenciales de pozo triple, Phys. Rev. Lett. 104, 170404 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.104.170404

[ 36 ] D. Peter, K. Pawłowski, T. Pfau y K. Rzażewski, Descripción del campo medio de los bosones dipolares en potenciales de pozos triples, J. Phys. B 45, 225302 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0953-4075/​45/​22/​225302

[ 37 ] HACHA. Zhang y J.-K. Xue, Interacción inducida por dipolar entre la física entre niveles y las transiciones de fase macroscópica en potenciales de triple pozo, J. Phys. B 45, 145305 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0953-4075/​45/​14/​145305

[ 38 ] L. Dell'Anna, G. Mazzarella, V. Penna y L. Salasnich, Entropía de entrelazamiento y estados cuánticos macroscópicos con bosones dipolares en un potencial de triple pozo, Phys. Rev. A 87, 053620 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.053620

[ 39 ] LH Ymai, AP Tonel, A. Foerster y J. Links, modelos de túneles de múltiples pozos integrables cuánticos, J. Phys. A 50, 264001 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / aa7227

[ 40 ] KW Wilsmann, LH Ymai, AP Tonel, J. Links y A. Foerster, Control de tunelización en un dispositivo de conmutación atomtronic, Comm. Phys. 1 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42005-018-0089-1

[ 41 ] AP Tonel, LH Ymai, KW Wilsmann, A. Foerster y J. Links, Estados entrelazados de bosones dipolares generados en un potencial de triple pozo, SciPost Phys. 12, 003 (2020).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhysCore.2.1.003

[ 42 ] D. Blume, Saltando de dos y tres partículas a infinitas, Physics 3, 74 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physics.3.74

[ 43 ] D. Blume, Física de pocos cuerpos con sistemas atómicos y moleculares ultrafríos en trampas, Rep. Prog. Phys. 75, 046401 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​75/​4/​046401

[ 44 ] A. Dehkharghani, A. Volosniev, J. Lindgren, J. Rotureau, C. Forssén, D. Fedorov, A. Jensen y N. Zinner, Magnetismo cuántico en sistemas Bose de espinor unidimensional que interactúan fuertemente, Sci. Rep. 5, 1 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep10675

[ 45 ] Zinner, Nikolaj Thomas, Explorando el cruce de pocos a muchos cuerpos usando átomos fríos en una dimensión, EPJ Web of Conferences 113, 01002 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1051 / epjconf / 201611301002

[ 46 ] M. Schiulaz, M. Távora y LF Santos, De sistemas cuánticos de pocos a muchos cuerpos, Quantum Sci. Technol. 3, 044006 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / aad913

[ 47 ] T. Sowiński y M. Á. García-March, Mezclas unidimensionales de varios átomos ultrafríos: una revisión, Rep. Progr. Phys. 82, 104401 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​ab3a80

[ 48 ] G. Zisling, LF Santos y YB Lev, ¿Cuántas partículas componen un sistema cuántico caótico de muchos cuerpos ?, SciPost Phys. 10, 88 (2021).
https: / / doi.org/ 10.21468 / SciPostPhys.10.4.088

[ 49 ] T. Fogarty, MA García-March, LF Santos y NL Harshman, Probing the edge between integrability and quantum caos in interacing-few-atom systems, Quantum 5, 486 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-06-29-486

[ 50 ] F. Serwane, G. Zürn, T. Lompe, T. Ottenstein, A. Wenz y S. Jochim, Preparación determinista de un sistema sintonizable de pocos fermiones, Science 332, 336 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1201351

[ 51 ] AN Wenz, G. Zürn, S. Murmann, I. Brouzos, T. Lompe y S. Jochim, From Few to Many: Observing the Formation of a Fermi Sea One Atom at a Time, Science 342, 457 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.1240516

[ 52 ] Los códigos y datos se proporcionarán a pedido.

[ 53 ] K. Hepp, The Classical Limit for Quantum Mechanical Correlation functions, Commun. Matemáticas. Phys. 35, 265 (1974).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01646348

[ 54 ] AJ Leggett, Condensación de Bose-Einstein en los gases alcalinos: algunos conceptos fundamentales., Rev. Mod. Phys. 73, 307 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.73.307

[ 55 ] O. Castaños, R. Lopez-Peña y JG Hirsch, Transiciones de fase clásica y cuántica en el modelo de Lipkin-Meshkov-Glick, Phys. Rev. B 74, 104118 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.74.104118

[ 56 ] CL Degen, F. Reinhard y P. Capellaro, Detección cuántica, Rev. Mod. Phys. 89, 035002 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.89.035002

[ 57 ] DS Grun, Leandro. H. Ymai, KW Wittmann, AP Ymai y Angela Foerster, Jon Links, Interferometría atomtrónica integrable, (2020), arXiv: 2004.11987 [quant-ph].
arXiv: 2004.11987

[ 58 ] DS Grun, KW Wittmann, Leandro. H. Ymai, Jon Links y Angela Foerster, diseños de protocolo Atomtronic para los estados NOON, (2021), arXiv: 2102.02944 [quant-ph].
arXiv: 2102.02944

Citado por

[1] Gary McCormack, Rejish Nath y Weibin Li, "Hipercaos en una cadena Bose-Hubbard con interacciones vestidas con Rydberg", arXiv: 2108.09683.

Las citas anteriores son de ANUNCIOS SAO / NASA (última actualización exitosa 2021-10-23 13:12:10). La lista puede estar incompleta ya que no todos los editores proporcionan datos de citas adecuados y completos.

On Servicio citado por Crossref no se encontraron datos sobre las obras citadas (último intento 2021-10-23 13:12:09).

PlatoAi. Web3 reinventado. Inteligencia de datos ampliada.
Haga clic aquí para acceder.

Fuente: https://quantum-journal.org/papers/q-2021-10-19-563/

punto_img

Información más reciente

punto_img

Habla con nosotros!

¡Hola! ¿Le puedo ayudar en algo?