نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
دانشکدة فیزیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان
چکیده
پس از تولد مکانیک کوانتومی، یکی از اهداف فیزیکدانان و پژوهشگران همواره پیشنهاد طرح‌ها و چیدمان‌هایی جهت تولید حالت‌های برهم‌نهیدۀ درشت‌مقیاس بوده‌است؛ حالت‌هایی که نه تنها در گسترش فناوری‌های کوانتومی کاربرد دارند، بلکه می‌توان از آنها برای پاسخ به پرسش‌های بنیادین فیزیک نیز استفاده کرد. در این مقاله با به کارگیری یک چیدمان پیشنهاد شده برای تولید حالت‌های برهم‌نهیدۀ درشت‌مقیاس و به‌کمک فرایندی بی‌دررو، با استفاده از شبیه‌سازی‌های عددی نشان می‌دهیم که می‌توان سامانه‌ای درشت‌مقیاس را در حالت پایۀ یک پتانسیل دوچاهه آماده‌سازی کرد. چنین حالتی یک حالت برهم‌نهیده از دو حالت فضایی خمیدگی به چپ و راست است. با انتخاب یک پایة مناسب برای حل معادلة مادر و درنظر گرفتن اتلاف و نوفۀ ناشی از اندرکنش سامانه با محیط پیرامونش نشان داده‌ایم اگر مدت زمان فرایند بی‌دررو به اندازة کافی زیاد باشد حالت به دست آمده یک حالت غیرکلاسیکی گربه است که هماندهی آن به ازای شرایط مختلف بالا خواهد بود.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Generating macroscopic superposition states by adiabatic transition
نویسندگان [English]
- Mahdi Aslani
- Mehdi Abdi
Department of Physics, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده [English]
Since the establishment of the quantum mechanics, researchers in physics have been studying superposition states and especially proposing setups for generating macroscopic objects in a quantum superposition state. Such states are important and of interest both from a foundational perspective and for their applications in the emerging quantum technologies. Here, we propose a circuit quantum electrodynamical setup and an adiabatic scheme for preparing a macroscopic and massive object in a quantum superposition state. The scheme is based on establishing a spatial double-well potential for a macroscopic object and preparing it in the ground state of the potential via an adiabatic transition. The resulting state is a spatial superposition state where the object assumes a superposition of bulked to two opposite directions, e.g. right and left. By numerical solving of the quantum optical master equation and including the environmental effects, we show that the target cat state is achievable with a high fidelity provided the process satisfies the adiabaticity conditions.
کلیدواژه‌ها [English]
- macroscopic object
- superposition state
- cat state
- optomechanics
- adiabatic process
- double well
- W H Zurek, Mod. Phys. 75 (2003) 715.
- S Haroche, Mod. Phys. 85 (2013)1083.
- L Pezzè, et al., Mod. Phys. 90 (2018) 035005.
- M Kira, et al., Phys. 7, 10 (2011) 799.
- N Ofek, et al., Nature 536, 7617 (2016) 441.
- W Cai, et al., Res., 1, 1 (2021) 50.
- T C Ralph, et al., Rev. A, 68 (2003) 042319.
- W Qin, et al., Rev. Lett., 127 (2021) 093602.
- H W Lau, et al., Rev. Lett. 113 (2014) 090401.
- M Abdi et al., Rev. Lett. 116 (2016) 233604.
- D J Griffiths and D F Schroeter. “Introduction to quantum mechanics”. Cambridge University Press, (2018).
- J Johansson, P Nation, and F Nori, Phys. Commun. 183 (2012) 1760.
- J Johansson, P Nation, and F Nori, Phys. Commun. 184 (2013) 1234.
- S Borah, et al., Rev. Lett. 127 (2021) 190403.
)