用量子电机械系统驱动自主时钟

我们从理论上分析了一个由纳米电机械系统构成的自主时钟，该系统由电子隧穿驱动产生自振荡。周期性的机械运动充当钟机，类似于摆的摆动，而电流中感生的振荡可用于读出滴答。我们在慢机械运动的准绝热极限下模拟系统动力学，从而能从电流自相关函数推断时钟滴答的统计性质。单个滴答的分布表现出精度、分辨率和耗散之间的权衡，与已有文献一致。超越单个滴答分布，我们通过计算阿伦方差研究时钟精度在不同积分时间下的变化。我们观察到阿伦方差作为时间和外加电压的函数呈现非单调特征，这可由滴答间时间关联的存在解释。这些关联被证明在关联持续的时标上为计时提供了精度优势。我们的结果阐明了纳米级时钟产生的滴答序列的非平凡特征，并为利用纳米电机械系统实验研究时钟热力学铺平了道路。