دینامیک کوانتومی یک نوسانگر هماهنگ در یک حمام غیر تعادلی بدون تقریب موج چرخان

دایی محمد, محسن

doi:10.47176/ijpr.22.1.81300

دینامیک کوانتومی یک نوسانگر هماهنگ در یک حمام غیر تعادلی بدون تقریب موج چرخان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

محسن دایی محمد

گروه فیزیک، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد

https://doi.org/10.47176/ijpr.22.1.81300

چکیده

هدف این مقاله بررسی خواص دینامیکی یک نوسانگر هماهنگ جفت شده با یک حمام غیر تعادلی درغیاب تقریب موج چرخان است. در ابتدا به بررسی نظری این مدل می‌پردازیم و معادلات حرکت هایزنبرگ را برای عملگرهای نابودی نوسانگر و حمام درغیاب و درحضورتقریب موج چرخان به دست می‌آوریم. بعد آن رابطۀ نوسانی و نوسانی - اتلافی را به ترتیب درغیاب و در حضورتقریب موج چرخان برای عملگر نابودی حمام غیر تعادلی به دست می‌آوریم. سپس به بررسی فرو افت مدهای سیستم با استفاده ازتقریب ویگنر- ویسکوف می‌پردازیم. در آخر طیف وابسته به زمان مدهای میدلن کاواک جفت شده با یک حمام غیر تعادلی را محاسبه می‌کنیم. نشان می‌دهیم حتی در محدودة اعتبار تقریب موج چرخان (برهم‌کنش ضعیف) اثرات جملات پاد چرخان روی کمیت‌های فیزیکی مانند ضریب پخش، چگالی انرژی، پهنای خط و جا‌به‌جایی بسامد بسیار مهم است‏.

کلیدواژه‌ها

تقریب موج چرخان

جملات پاد چرخان

فوتون‌های مجازی

تقریب ویگنر- ویسکوف

معادلة لانژون

ضریب پخش

20.1001.1.16826957.1401.22.1.17.7

عنوان مقاله English

Quantum dynamics of a harmonic oscillator in a non-equilibrium bath without the rotating wave approximation

نویسنده English

Mohsen Daeimohammad

Department of Physics, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran

چکیده English

The aim of this paper is to investigate dynamical properties of a harmonic oscillator coupled to a non-equilibrium bath without the rotating wave approximation. At first, we investigate the theory of this model and obtain the Heisenberg equations of motion for the oscillator and bath annihilation operators in the absence and in the presence of a rotating wave approximation. Then, we obtain the fluctuation and fluctuation-dissipation relations in the absence and in the presence of a rotating wave approximation for the non-equilibrium bath annihilation operator, respectively. After that, we study the decay of system modes using the Wigner-Weisskopf approximation. Finally, we calculate the time-dependent spectrum of a cavity field mode coupled to a non-equilibrium reservoir. We show that even under the condition in which the RWA is considered to be valid (weak interaction), there are significant effects of virtual-photon field on the diffusion coefficient, the energy density, line width and the shift frequency.

کلیدواژه‌ها English

the rotating wave approximation

counter-rotating terms

virtual-photon

wigner-weisskopf approximation

langevin equation

diffusion coefficient

H Dekker, Phys. Rep. 80 (1981) 1.

C I Um, K H Yeon, and T F George, Phys. Rep. 362 (2002) 63.

U Weiss,"Quantum Dissipative Systems", 3rd ed, Singapore:World Scientific (2008).

H Bateman, Phys. Rev. 38 (1931) 815.

H Grabert and U Weiss, Z Phys. B 55 (1984) 87.

M Blasone and P Jizba, Can. J. Phys. 80 (2002) 645; Ann. Phys. 312 (2004) 354.

D C Latimer, J. Phys. A 38 (2005)

M C Baldiotti, R Fresneda, and D M Gitman, Phys. Lett. A 375 (2011) 1630.

H Majima and A Suzuki, Ann. Phys .326 (2011) 3000.

V B Magalinskii, Sov. Phys. JETP 9 (1959) 1381.

R P Feynman and F L Vernon, Ann. Phys. 24 (1963) 118.

A O Caldeira and A J Leggett, Physica A 121 (1983) 587.

V P Tatarskii, Sov. Phys .Usp. 30 (1987 )134.

M C Smith and A O Caldeira, Phys. Rev. A 41 (1990) 3103.

P Hanggi and G L Ingold, Chaos 15 (2005) 026105.

P Hanggi, G L Ingold, and P Talkner, New J. Phys. 10 (2008) 115008.

G L Inglod, P Hanggi, and P Talkner, Phys. Rev. E 79 (2009) 061105.

G L Ingold, A Lambrecht, and S Reynaud, Phys. Rev. E 80 (2009) 041113.

S Dattagupta, et al., Phys. Rev. E 81 (2010) 031136.

Ingold G L, Eur. Phys. J B 85 (2012) 30.

T G Philbin, New J. Phys. 14 (2012) 083043.

A D O’Connell, et all., Nature 46 (2010) 4697.

J D Teufel, et al., Nature 475 (2011) 359.

J Chan, et al., Nature 478 (2011) 89.

M Aspelmeyer, et al., J. Opt. Soc. Am. B 27 (2010) A189.

M Poot and H S Zant, Phys. Rep. 511 (2012) 273.

B Huttner and S M Barnet, Phys. Rev. A 46 (1992) 4306.

R Landauer, J. Stat. Phys. 9 (1973) 351.

D L Stein, et al., Phys. Letts. A 136 (1989) 353.

M Millonas and C Ray, Phys. Rev. Letts. 75 (1995) 1110.

M Daeimohammad, F Kheirandish, and M R Abolhasany, Int. J. Theor. Phys. 48 (2009) 693.

M Daeimohammad, F Kheirandish, and K Saeedi, Int. J. Theor. Phys. 50 (2011) 171.

I I Rabi, Phys. Rev. 49 (1937) 324; Rabi I I, Phys. Rev. 51 (1937) 652.

C Emary, Int. Mod. Phys. B 17 (2003) 5477.

V Fessatidis, et al., Phys. Lett. A 297 (2002) 100.

A Pereverzer and E R Bitnet, Phys. Chem. Phys. 8 (2006) 1378.

E K Irish, Phys. Rev. Lett .99 (2007) 173601.

H G Reik and M Doucha, Rev. Lett. 57 (1986) 787.

Reik H G, et al., Phys. A 20 (1999) 6327.

E T Jaynes and F W Cummings, Proc IEEE 51 (1963) 89.

B W Shore and P L Knight, Mod. Opt. 40 (1993) 1195.

H Grinberg, Lett. A 344 (2005) 170.

H Grinberg, Phys. Chem. B 112 (2008) 16140.

S J D Phoenix and P L Knight, Rev. A 44 (1991) 6023.

M A Nielsen and I L Chuang, "Quantum computation and Quantum Information", Cambridge Univ, Press Cambridge (2000).

J Larson, Scr. 76 (2007) 146.

A B Klimov, J L Romero, and C Saavedra, Rev. A 64 (2001) 063802.

T Werlang, et al., Rev. A 31 (1985) 3093.

W H Louisell,” Quantum Statistical Properties of Radiation” Wiley New York (1973); M Lax, Rev. 145 (1966) 110; M Lax and H Yuen, Phys. Rev. 172 (1968) 362; G S Agarwal, Phys. Rev. A 2 (1970) 2038; R Graham and H Haken, Z Phys. 235 (1970) 166; M Sergent III M, M O Schully, and W E Jr Lamb, “Laser Physics”, Addison-Wesley Massachusetts (1974).

G W Ford, R F O’Connell, and J T Lewis, Rev. A 37 (1988) 4419.

A Caldeira and A J Leggett, Phys. 149 (1983) 374.

A Schmid and J Low Temp, 49 (1982) 609.

S Haroche and D Kleppner, Today 42 (1989) 24, E A Hinds, In Advances in Atomic, Molecular and Optical Physics 28 (1991) 237, D Meschede, Phys. Reps. 219 (1992) 263, S Haroche and D Kleppner, “Cavity Quantum Electrodynamics”, edited by P R Berman, Academic Press (1994).