Быстрые пути к адиабатичности - Shortcuts to adiabaticity

Быстрые пути к адиабатичности (STA) - это протоколы быстрого управления для управления динамикой системы, не полагаясь на адиабатическая теорема. Концепция STA была представлена ​​в статье 2010 года Xi Chen et al.[1] Их дизайн может быть выполнен с помощью самых разных техник.[2][3] Универсальный подход обеспечивается контрдиабатическим вождением,[4] также известный как квантовое вождение без переходов.[5] Ключевая идея, мотивированная одним из авторов систематического исследования диссипативного перехода Ландау-Зинера, была продемонстрирована ранее группой ученых из Китая, Греции и США в 2000 году, как направление собственного состояния к месту назначения.[6] В лаборатории было продемонстрировано противодиабатическое вождение с использованием зависящего от времени квантовый осциллятор.[7]

Использование контрдиабатического управления требует диагонализации гамильтониана системы, ограничивая его использование в системах многих частиц. При управлении захваченными квантовыми жидкостями использование симметрий, таких как масштабная инвариантность и связанные с ними консервированные количества позволили обойти это требование.[8][9][10] STA также нашла применение в конечном времени квантовая термодинамика для подавления квантового трения.[11] Быстрые неадиабатические удары квантовый двигатель реализованы с использованием трехмерного взаимодействующего Ферми газ.[12][13]

Также было предложено использовать STA для управления автомобилем. квантовый фазовый переход.[14] В этом контексте Механизм Киббла-Зурека предсказывает образование топологические дефекты. В то время как реализация контрдиабатического вождения при фазовом переходе требует сложных взаимодействий между многими телами, можно найти возможные приблизительные средства управления.[15][16][17]

Рекомендации

  1. ^ Чен, X .; и другие. (2010). «Быстрое оптимальное охлаждение атомов без трения в гармонических ловушках: быстрый путь к адиабатичности». Phys. Rev. Lett. 104 (6): 063002. arXiv:0910.0709. Дои:10.1103 / PhysRevLett.104.063002. PMID  20366818.
  2. ^ Guéry-Odelin, D .; Ruschhaupt, A .; Кили, А .; Torrontegui, E .; Martínez-Garaot, S .; Муга, Дж. (2019). «Быстрые пути к адиабатичности: концепции, методы и приложения». Ред. Мод. Phys. 91: 045001. Дои:10.1103 / RevModPhys.91.045001. HDL:10261/204556.
  3. ^ Torrontegui, E .; и другие. (2013). Быстрые пути к адиабатичности. Adv. В. Мол. Опт. Phys. Успехи атомной, молекулярной и оптической физики. 62. С. 117–169. CiteSeerX  10.1.1.752.9829. Дои:10.1016 / B978-0-12-408090-4.00002-5. ISBN  9780124080904.
  4. ^ Демирплак, М .; Райс, С. А. (2003). «Адиабатический перенос населения с контрольными полями». J. Phys. Chem. А. 107 (46): 9937–9945. Дои:10.1021 / jp030708a.
  5. ^ Берри, М. В. (2009). «Квантовое вождение без переходов». Журнал физики A: математический и теоретический. 42 (36): 365303. Дои:10.1088/1751-8113/42/36/365303.
  6. ^ Emmanouilidou, A .; Чжао, X.-G .; Ao, A .; Ниу, Q. (2000). «Направление собственного состояния к месту назначения». Phys. Rev. Lett. 85 (8): 1626–1629. Дои:10.1103 / PhysRevLett.85.1626.
  7. ^ Ань, Шуомин; Ур, Диншун; дель Кампо, Адольфо; Ким, Кихван (2016). «Быстрые пути к адиабатичности за счет контрдиабатического движения для смещения захваченных ионов в фазовом пространстве». Nature Communications. 7: 12999. Дои:10.1038 / ncomms12999. ЧВК  5052658. PMID  27669897.
  8. ^ дель Кампо, А. (2013). «Быстрые пути к адиабатичности путем борьбы с диабетом». Phys. Rev. Lett. 111 (10): 100502. arXiv:1306.0410. Дои:10.1103 / PhysRevLett.111.100502. PMID  25166641.
  9. ^ Deffner, S .; и другие. (2014). «Классические и квантовые пути к адиабатичности для масштабно-инвариантного вождения». Phys. Ред. X. 4 (2): 021013. arXiv:1401.1184. Дои:10.1103 / PhysRevX.4.021013.
  10. ^ Deng, S .; и другие. (2018). «Кратчайшие пути к адиабатичности в сильносвязанном режиме: неадиабатическое управление унитарным ферми-газом». Phys. Ред. А. 97: 013628. arXiv:1610.09777. Дои:10.1103 / PhysRevA.97.013628.
  11. ^ дель Кампо, А .; и другие. (2014). «Больше отдачи от ваших денег: к суперадиабатическим квантовым двигателям». Sci. Представитель. 4: 6208. Дои:10.1038 / srep06208. ЧВК  4147366. PMID  25163421.
  12. ^ Deng, S .; и другие. (2018). «Подавление сверхадиабатического квантового трения в термодинамике с конечным временем». Достижения науки. 4 (4): eaar5909. Дои:10.1126 / sciadv.aar5909. ЧВК  5922798. PMID  29719865.
  13. ^ Diao, P .; и другие. (2018). «Кратчайшие пути к адиабатичности в ферми-газах». Новый J. Phys. 20 (10): 105004. Дои:10.1088 / 1367-2630 / aae45e.
  14. ^ дель Кампо, А .; Rams, M. M .; Зурек, В. Х. (2012). «Адиабатический переход через квантовую критическую точку с конечной скоростью: точное решение квантовой модели Изинга». Phys. Rev. Lett. 109 (11): 115703. Дои:10.1103 / PhysRevLett.109.115703. PMID  23005647.
  15. ^ Такахаши, К. (2013). «Квантовое движение без переходов для спиновых систем». Phys. Ред. E. 87 (6): 062117. arXiv:1209.3153. Дои:10.1103 / PhysRevE.87.062117. PMID  23848637.
  16. ^ Saberi, H .; и другие. (2014). «Адиабатическое слежение за квантовой динамикой многих тел». Phys. Ред. А. 90 (6): 060301 (R). Дои:10.1103 / PhysRevA.90.060301.
  17. ^ Кэмпбелл, S .; и другие. (2015). «Кратчайший путь к адиабатичности в модели Липкина-Мешкова-Глика». Phys. Rev. Lett. 114 (17): 177206. Дои:10.1103 / PhysRevLett.114.177206. HDL:10447/126172. PMID  25978261.