Zkratky k adiabaticitě - Shortcuts to adiabaticity - Wikipedia

Zkratky k adiabaticitě (STA) jsou rychlé řídicí protokoly, které řídí dynamiku systému, aniž by se spoléhaly na adiabatická věta. Koncept STA byl představen v článku z roku 2010 Xi Chen et al.[1] Jejich designu lze dosáhnout pomocí různých technik.[2][3] Univerzální přístup je zajištěn kontriabatické řízení,[4] také známý jako přechodová kvantová jízda.[5] Motivováno jedním z autorů systematickým studiem disipativního Landau-Zenerova přechodu, klíčová myšlenka byla dříve prokázána skupinou vědců z Číny, Řecka a USA v roce 2000, která řídila vlastní stát do cíle.[6] Counterdiabatic jízda byla prokázána v laboratoři pomocí časově závislé kvantový oscilátor.[7]

Využívání kontrarodiabatické jízdy vyžaduje diagonalizaci systému Hamiltonian, což omezuje jeho použití v systémech s mnoha částicemi. Při řízení zachycených kvantových tekutin se používá symetrie jako např škálová invariance a související konzervovaná množství umožnila tento požadavek obejít.[8][9][10] STA také našly aplikace v konečném čase kvantová termodynamika potlačit kvantové tření.[11] Rychlé neadiabatické tahy a kvantový motor byly implementovány pomocí trojrozměrné interakce Fermiho plyn.[12][13]

Bylo také navrženo použití STA k řízení a kvantový fázový přechod.[14] V této souvislosti Mechanismus Kibble-Zurek předpovídá vznik topologické vady. Zatímco implementace kontrarodiabatické jízdy napříč fázovým přechodem vyžaduje složité interakce mezi těly, lze nalézt proveditelné přibližné kontroly.[15][16][17]

Reference

  1. ^ Chen, X .; et al. (2010). "Rychlé optimální chlazení atomů bez tření v harmonických pasti: Zkratka k adiabaticitě". Phys. Rev. Lett. 104 (6): 063002. arXiv:0910.0709. doi:10.1103 / PhysRevLett.104.063002. PMID  20366818.
  2. ^ Guéry-Odelin, D .; Ruschhaupt, A .; Kiely, A .; Torrontegui, E .; Martínez-Garaot, S .; Muga, J.G. (2019). „Zkratky k adiabaticitě: koncepty, metody a aplikace“. Rev. Mod. Phys. 91: 045001. doi:10.1103 / RevModPhys.91.045001. hdl:10261/204556.
  3. ^ Torrontegui, E .; et al. (2013). Zkratky k adiabaticitě. Adv. Na. Mol. Opt. Phys. Pokroky v atomové, molekulární a optické fyzice. 62. 117–169. CiteSeerX  10.1.1.752.9829. doi:10.1016 / B978-0-12-408090-4.00002-5. ISBN  9780124080904.
  4. ^ Demirplak, M .; Rice, S.A. (2003). "Adiabatický přenos populace s kontrolními poli". J. Phys. Chem. A. 107 (46): 9937–9945. doi:10.1021 / jp030708a.
  5. ^ Berry, M. V. (2009). „Přechodová kvantová jízda“. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical. 42 (36): 365303. doi:10.1088/1751-8113/42/36/365303.
  6. ^ Emmanouilidou, A .; Zhao, X.-G .; Ao, A .; Niu, Q. (2000). "Řízení vlastního státu na místo určení". Phys. Rev. Lett. 85 (8): 1626–1629. doi:10.1103 / PhysRevLett.85.1626.
  7. ^ An, Shuoming; Lv, Dingshun; del Campo, Adolfo; Kim, Kihwan (2016). "Zkratky k adiabaticitě pomocí kontriabatické jízdy pro přemístění zachycených iontů ve fázovém prostoru". Příroda komunikace. 7: 12999. doi:10.1038 / ncomms12999. PMC  5052658. PMID  27669897.
  8. ^ del Campo, A. (2013). "Zkratky k adiabaticitě protidiabetickou jízdou". Phys. Rev. Lett. 111 (10): 100502. arXiv:1306.0410. doi:10.1103 / PhysRevLett.111.100502. PMID  25166641.
  9. ^ Deffner, S .; et al. (2014). "Klasické a kvantové zkratky k adiabaticitě pro řízení s neměnnou velikostí". Phys. Rev.. 4 (2): 021013. arXiv:1401.1184. doi:10.1103 / PhysRevX.4.021013.
  10. ^ Deng, S .; et al. (2018). „Zkratky k adiabaticitě v silně vázaném režimu: neadiabatické řízení unitárního plynu Fermi“. Phys. Rev.A. 97: 013628. arXiv:1610.09777. doi:10.1103 / PhysRevA.97.013628.
  11. ^ del Campo, A .; et al. (2014). „Více peněz za babku: Směrem k superadiabatickým kvantovým motorům“. Sci. Rep. 4: 6208. doi:10.1038 / srep06208. PMC  4147366. PMID  25163421.
  12. ^ Deng, S .; et al. (2018). „Superadiabatické potlačení kvantového tření v termodynamice v konečném čase“. Vědecké zálohy. 4 (4): eaar5909. doi:10.1126 / sciadv.aar5909. PMC  5922798. PMID  29719865.
  13. ^ Diao, P .; et al. (2018). „Zkratky k adiabaticitě ve Fermiho plynech“. Nový J. Phys. 20 (10): 105004. doi:10.1088 / 1367-2630 / aae45e.
  14. ^ del Campo, A .; Rams, M. M .; Zurek, W. H. (2012). „Asistovaná konečná rychlost adiabatického průchodu kvantovým kritickým bodem: Přesné řešení pro model kvantového Isinga“. Phys. Rev. Lett. 109 (11): 115703. doi:10.1103 / PhysRevLett.109.115703. PMID  23005647.
  15. ^ Takahashi, K. (2013). "Přechodová kvantová jízda pro spinové systémy". Phys. Rev.. 87 (6): 062117. arXiv:1209.3153. doi:10.1103 / PhysRevE.87.062117. PMID  23848637.
  16. ^ Saberi, H .; et al. (2014). „Adiabatické sledování kvantové dynamiky mnoha těl“. Phys. Rev.A. 90 (6): 060301 (R). doi:10.1103 / PhysRevA.90.060301.
  17. ^ Campbell, S .; et al. (2015). „Zkratka k adiabaticitě v modelu Lipkin-Meshkov-Glick“. Phys. Rev. Lett. 114 (17): 177206. doi:10.1103 / PhysRevLett.114.177206. hdl:10447/126172. PMID  25978261.