超越玻恩和马尔可夫近似的纳米机电系统中的动量与位置探测

我们提出并分析了通过隧道结探测器探测纳米机电系统(NEMS)量子性质的不同方案。利用Keldysh技术，我们能够研究在任意$eV/\hbar \Omega$比值下组合系统的动力学，其中V是隧道结的偏压，$\Omega$是振荡器的本征频率。在这个意义上，我们超越了以往工作中将这些参数限制在$eV/\hbar \Omega\gg 1$区域的马尔可夫近似。此外，我们还超越了玻恩近似，因为我们计算了隧道结的有限频率电流噪声，其阶数高达隧穿振幅的四阶。有趣的是，我们发现了探测NEMS位置和动量特性的不同方法。一方面，对于非稳态振荡器，我们发现隧道结存在复数的有限频率噪声。通过分别分析该噪声的实部和虚部，我们得出结论：一个简单的隧道结探测器可以探测非稳态振荡器的基于位置和基于动量的可观测量。另一方面，对于稳态振荡器，则需要一个基于Aharonov-Bohm环隧道结探测器的更复杂装置。它仍然允许我们提取振荡器的位置和动量信息。对于这种类型的探测器，我们首次分析了当能量尺度$eV$、$\hbar \Omega$和$k_B T$（其中T是外部热库的温度）彼此取任意值时会发生什么。在这些情况下，我们表明，通过有限频率噪声测量可以唯一地识别振荡器的量子态。