自旋系统中动力学隧穿的核磁共振研究
量子物理
2025-08-11 v2 混沌动力学
摘要
在通常的量子隧穿中，低能量子粒子穿过更高势能的物理势垒，经由经典禁阻区域，最终逃逸至另一区域。在类似场景中，相空间中闭合规则区域内的经典粒子在动力学上被束缚，无法逃逸至相空间其他区域。此处物理势垒被分隔相空间不同区域的动力学势垒所取代。然而在量子 regime 下，系统可克服此类动力学势垒并从中逃逸，从而产生动力学隧穿。在混沌哈密顿系统中，动力学隧穿指量子态之间的隧穿，这些态的经典极限对应于被混沌区隔开的、对称相关的规则区域，而经典输运在其间被禁止。本文报道了利用核磁共振（NMR）架构在自旋系统中对动力学隧穿的实验实现。特别地，研究了基于两量子比特和三量子比特NMR寄存器在自旋-1与自旋-3/2系统的量子踢顶中的动力学隧穿。通过提取角动量算符分量随时间变化的期望值，系统研究了不同初态的尺寸依赖隧穿行为。进一步，通过监测退相位噪声对隧穿振荡的不利影响，我们确认了量子相干性在实现动力学隧穿中的重要性。
引用
@article{arxiv.2212.12350,
title = {NMR investigations of Dynamical Tunneling in Spin Systems},
author = {V. R. Krithika and M. S. Santhanam and T. S. Mahesh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.12350},
year = {2025}
}