Statistisk tidsdomänkarakterisering av icke-periodiska optiska klockor PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikal sökning. Ai.

Statistisk tidsdomänkarakterisering av icke-periodiska optiska klockor

Tidsstämpel: 14 juli 2022 9:14

Dario Cilluffo

Institutet för teoretisk fysik och IQST, Ulm University, Albert-Einstein-Allee 11 89081, Ulm, Tyskland
Universit$grave{a}$ degli Studi di Palermo, Dipartimento di Fisica e Chimica – Emilio Segrè, via Archirafi 36, I-90123 Palermo, Italien

Hitta det här uppsatsen intressant eller vill diskutera? Scite eller lämna en kommentar på SciRate.

Abstrakt

Att mäta tid innebär att räkna förekomsten av periodiska fenomen. Under de senaste århundradena har en stor ansträngning gjorts för att göra stabila och exakta oscillatorer för att användas som klockregulatorer. Här överväger vi en annan klass av klockor baserade på stokastiska klickprocesser. Vi tillhandahåller en rigorös statistisk ram för att studera prestandan hos sådana enheter och tillämpa våra resultat på en enda sammanhängande driven tvånivåatom under fotodetektion som ett extremt exempel på icke-periodisk klocka. Quantum Jump MonteCarlo-simuleringar och fotonräkningsfördelning av väntetider kommer att ge oberoende kontroller av huvudresultaten.

Populär sammanfattning

Med hjälp av en förenklad optisk modell visar vi att den stora avvikelsens formalism av kvantbanor lätt kan utnyttjas för att studera prestanda för en viss klass av klockor som förlitar sig på stokastiska klickprocesser. Principbeviset som presenteras här ger en tydlig tillämpning av termodynamik för kvantbanor på praktiska problem och samtidigt föreslår det ytterligare samband med metrologi.

► BibTeX-data

► Referenser

[1] GW Ford. "Fluktuationsförlustsatsen". Contemporary Physics 58, 244–252 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2017.1298289

[2] Henry Reginald Arnulph Mallock. "Pendelur och deras fel". Proceeding of the Royal Society A 85 (1911).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.1911.0064

[3] M Kesteven. "Om den matematiska teorin om klockutrymningar". American Journal of Physics 46, 125–129 (1978).

[4] Peter Hoyng. "Dynamik och prestanda för klockpendlar". American Journal of Physics 82, 1053–1061 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1119 / 1.4891667

[5] S. Ghosh, F. Sthal, J. Imbaud, M. Devel, R. Bourquin, C. Vuillemin, A. Bakir, N. Cholley, P. Abbe, D. Vernier och G. Cibiel. "Teoretiska och experimentella undersökningar av 1/​f-brus i kvartskristallresonatorer". 2013 Joint European Frequency and Time Forum International Frequency Control Symposium (EFTF/​IFC) Sidorna 737–740 (2013).
https://​/​doi.org/​10.1109/​EFTF-IFC.2013.6702262

[6] GJ Milburn. "Klockornas termodynamik". Contemporary Physics 61, 69–95 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2020.1837471

[7] Paul Erker, Mark T. Mitchison, Ralph Silva, Mischa P. Woods, Nicolas Brunner och Marcus Huber. "Autonoma kvantklockor: Begränsar termodynamiken vår förmåga att mäta tid?". Phys. Rev. X 7, 031022 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.7.031022

[8] Mischa P. Woods. "Autonoma tickande klockor från axiomatiska principer". Quantum 5, 381 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-01-17-381

[9] AN Pearson, Y. Guryanova, P. Erker, EA Laird, GAD Briggs, M. Huber och N. Ares. "Mäta den termodynamiska kostnaden för tidtagning". Phys. Rev. X 11, 021029 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.021029

[10] Heinz-Peter Breuer och Francesco Petruccione. "Teorin om öppna kvantsystem". Oxford University Press. (2007).
https: / / doi.org/ 10.1093 / acprof: oso / 9780199213900.001.0001

[11] Howard M. Wiseman och Gerard J. Milburn. "Kvantmätning och kontroll". Volym 9780521804424, sid 1–460. Cambridge University Press. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511813948

[12] Serge Haroche och Jean Michel Raimond. "Utforska kvantumet: atomer, håligheter och fotoner". Oxford Univ. Tryck. Oxford (2006).
https: / / doi.org/ 10.1093 / acprof: oso / 9780198509141.001.0001

[13] Crispin Gardiner, Peter Zoller och Peter Zoller. "Kvantbrus: en handbok för markoviska och icke-markoviska kvantstokastiska metoder med tillämpningar för kvantoptik". Springer Science & Business Media. (2004).
https://​/​doi.org/​10.48550/​ARXIV.QUANT-PH/​9702030

[14] Todd A. Brun. "Kontinuerliga mätningar, kvantbanor och dekoherenta historier". Fysisk översyn A 61 (2000).
https: / ⠀ </ ⠀ <doi.org/†<10.1103 / ⠀ <physreva.61.042107

[15] Todd A. Brun. "En enkel modell av kvantbanor". American Journal of Physics 70, 719–737 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1119 / 1.1475328

[16] MB Plenio och PL Knight. "Kvanthoppsmetoden för dissipativ dynamik i kvantoptik". Rev. Mod. Phys. 70, 101-144 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.70.101

[17] Daniel Manzano och Pablo I Hurtado. "Symmetri och termodynamiken för strömmar i öppna kvantsystem". Phys. Rev. B 90, 125138 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.90.125138

[18] VV Belokurov, OA Khrustalev, VA Sadovnichy och OD Timofeevskaya. "Konditionell densitetsmatris: system och delsystem i kvantmekanik" (2002). URL: arxiv.org/​abs/​quant-ph/​0210149.
arXiv: kvant-ph / 0210149

[19] Vittorio Gorini, Andrzej Kossakowski och Ennackal Chandy George Sudarshan. "Fullständigt positiva dynamiska semigrupper av n-nivåsystem". Journal of Mathematical Physics 17, 821–825 (1976).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.522979

[20] Göran Lindblad. "Om generatorerna av kvantdynamiska semigrupper". Communications in Mathematical Physics 48, 119–130 (1976).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01608499

[21] RS Ellis. "En översikt över teorin om stora avvikelser och tillämpningar för statistisk mekanik." Försäkringsmatematik och ekonomi 3, 232–233 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 03461238.1995.10413952

[22] Hugo Touchette. "Den stora avvikelsemetoden för statistisk mekanik". Physics Reports 478, 1–69 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physrep.2009.05.002

[23] Angelo Vulpiani, Fabio Cecconi, Massimo Cencini, Andrea Puglisi och Davide Vergni. "Stora avvikelser i fysik". Arvet efter lagen om stora siffror (Berlin: Springer) (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-54251-0

[24] Juan P Garrahan och Igor Lesanovsky. "Termodynamik för kvanthoppbanor". Phys. Rev. Lett. 104, 160601 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.104.160601

[25] Charles Jordan och Károly Jordan. "Kalkyl för ändliga skillnader". Volym 33. American Mathematical Soc. (1965).

[26] Bassano Vacchini. "Allmän struktur för kvantkollisionsmodeller". International Journal of Quantum Information 12, 1461011 (2014).
https: / ⠀ </ ⠀ <doi.org/†<10.1142 / ⠀ <s0219749914610115

[27] Howard Carmichael. "An open systems approach to quantumoptics: föreläsningar presenterade vid université libre de bruxelles, 28 oktober till 4 november 1991". Volym 18. Springer Science & Business Media. (2009).

[28] HJ Carmichael, Surendra Singh, Reeta Vyas och PR Rice. "Fotoelektron väntetider och atomärt tillståndsreduktion i resonansfluorescens". Physical Review A 39, 1200-1218 (1989).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.39.1200

[29] AA Gangat och GJ Milburn. "Kvantumklockor drivna av mätning" (2021). arXiv:2109.05390.
arXiv: 2109.05390

[30] James M. Hickey, Sam Genway, Igor Lesanovsky och Juan P. Garrahan. "Termodynamik för kvadraturbanor i öppna kvantsystem". Fysisk granskning A 86 (2012).
https: / ⠀ </ ⠀ <doi.org/†<10.1103 / ⠀ <physreva.86.063824

[31] Dario Cilluffo, Salvatore Lorenzo, G Massimo Palma och Francesco Ciccarello. "Kvanthoppsstatistik med en skiftad hoppoperator i en kiral vågledare". Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment 2019, 104004 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1742-5468 / ab371c

Citerad av

Detta papper publiceras i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Upphovsrätten kvarstår med de ursprungliga upphovsrättsinnehavarna som författarna eller deras institutioner.

Tidsstämpel:

Mer från Quantum Journal