論文の概要: Surface-induced decoherence and heating of charged particles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.15088v1
- Date: Mon, 28 Mar 2022 20:49:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-20 11:42:02.555431
- Title: Surface-induced decoherence and heating of charged particles
- Title（参考訳）: 荷電粒子の表面誘起脱コヒーレンスと加熱
- Authors: Lukas Martinetz, Klaus Hornberger and Benjamin A. Stickler
- Abstract要約: 荷電ナノ-マイクロスケール物体の回転量子力学と変換量子力学が、近金属および誘電体表面によってどのように影響を受けるかを記述するための理論ツールボックスを提供する。
結果として生じる量子マスター方程式は、画像電荷とカシミール・ポルダーポテンシャルによるコヒーレントな表面-粒子相互作用、および表面誘起デコヒーレンスと加熱を記述する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Levitating charged particles in ultra-high vacuum provides a preeminent
platform for quantum information processing, for quantum-enhanced force and
torque sensing, for probing physics beyond the standard model, and for
high-mass tests of the quantum superposition principle. Existing setups range
from single atomic ions, to ion chains and crystals, to charged molecules and
nanoparticles. Future technological applications of such quantum systems will
be crucially affected by fluctuating electric fields emanating from nearby
electrodes, which interact with the levitated particles' monopole and higher
charge moments. In this article, we provide a theoretical toolbox for
describing how the rotational and translational quantum dynamics of charged
nano- to microscale objects is affected by near metallic and dielectric
surfaces, as characterized by their macroscopic dielectric response. The
resulting quantum master equations describe the coherent surface-particle
interaction, due to image charges and Casimir-Polder potentials, as well as
surface-induced decoherence and heating, with the experimentally observed
frequency and distance scaling. We explicitly evaluate the master equations for
typical charge distributions and types of motion, thereby providing the tools
required for describing and mitigating surface-induced decoherence in a variety
of experiments with charged objects.
- Abstract（参考訳）: 超高真空中における荷電粒子の浮上は、量子情報処理、量子強化力とトルクセンシング、標準モデルを超えた物理学の探索、および量子重ね合わせ原理の高質量試験のための卓越したプラットフォームを提供する。
既存の構成は、単一原子イオンからイオン鎖や結晶、荷電分子やナノ粒子まで様々である。
このような量子システムの将来の技術応用は、浮遊粒子の単極子やより高い電荷モーメントと相互作用する近傍電極から放出される変動する電場によって決定的に影響を受ける。
本稿では、荷電ナノからマイクロスケールの物体の回転と翻訳の量子力学が、その巨視的誘電応答によって特徴づけられる金属表面や誘電表面にどのように影響されているかを記述するための理論的ツールボックスを提案する。
その結果得られた量子マスター方程式は、画像電荷とカシミール・ポルダーポテンシャルによるコヒーレントな表面-粒子相互作用、ならびに表面誘起デコヒーレンスと加熱、および実験的に観測された周波数と距離のスケーリングを記述する。
代表的な電荷分布と運動の種類についてマスター方程式を明示的に評価し,荷電物体を用いた様々な実験において表面誘起デコヒーレンスを記述・緩和するために必要なツールを提供する。
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