为弱信号探测设计一阶量子相变
量子物理
2019-11-07 v3 介观与纳米尺度物理
统计力学
摘要
最近为弱信号放大引入的量子临界探测器 (QCD) [Opt. Express 27, 10482 (2019)]，通过利用一阶量子相变相变点附近的高灵敏度工作。我们对比了该探测器中一阶与二阶量子相变 (QPTs) 的行为。我们发现，可用于量子放大的对弱输入信号的巨大灵敏度仅存在于一阶 QPTs 中。我们定义两个新的磁序参量来定量表征探测器中相互作用自旋的一阶 QPT。我们还引入 Husimi Q-函数作为有力工具，以展示探测器基态波函数在 QPTs 期间的根本变化，尤其是量子临界放大期间探测器内的内在动力学变化。我们通过量子增益和信号-量子噪声比明确展示了 QCD 的高品质因数。具体而言，我们预言了由两种竞争铁磁序导致的相互作用自旋系统中普适一阶 QPT 的存在。我们的结果激励通过设计一阶 QPTs 来新设计弱信号探测器，这在寻找新粒子、量子计量学和信息科学中具有基础意义。
引用
@article{arxiv.1905.07420,
title = {Engineering First-Order Quantum Phase Transitions for Weak Signal Detection},
author = {Li-Ping Yang and Zubin Jacob},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.07420},
year = {2019}
}
备注
26pages, 25 figures