論文の概要: Powering an autonomous clock with quantum electromechanics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.09122v2
• Date: Tue, 5 Mar 2024 09:20:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-07 03:09:37.937048
• Title: Powering an autonomous clock with quantum electromechanics
• Title（参考訳）: 量子電気機械による自律クロックの駆動
• Authors: Oisin Culhane, Michael J. Kewming, Alessandro Silva, John Goold, Mark T. Mitchison
• Abstract要約: 理論的には、電子トンネルにより駆動される自己振動を行うナノエレクトロメカニカルシステムからなる自律時計を解析する。 機械運動の遅い準断熱極限における系の力学をシミュレートし、現在の自己相関関数から時計のくちばしの統計的特性を推測する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 42.87502453001109
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We theoretically analyse an autonomous clock comprising a nanoelectromechanical system, which undergoes self-oscillations driven by electron tunnelling. The periodic mechanical motion behaves as the clockwork, similar to the swinging of a pendulum, while induced oscillations in the electrical current can be used to read out the ticks. We simulate the dynamics of the system in the quasi-adiabatic limit of slow mechanical motion, allowing us to infer statistical properties of the clock's ticks from the current auto-correlation function. The distribution of individual ticks exhibits a tradeoff between accuracy, resolution, and dissipation, as expected from previous literature. Going beyond the distribution of individual ticks, we investigate how clock accuracy varies over different integration times by computing the Allan variance. We observe non-monotonic features in the Allan variance as a function of time and applied voltage, which can be explained by the presence of temporal correlations between ticks. These correlations are shown to yield a precision advantage for timekeeping over the timescales that the correlations persist. Our results illustrate the non-trivial features of the tick series produced by nanoscale clocks, and pave the way for experimental investigation of clock thermodynamics using nanoelectromechanical systems.
• Abstract（参考訳）: 理論的には、電子トンネルにより駆動される自己振動を行うナノエレクトロメカニカルシステムからなる自律時計を解析する。 周期的な機械的運動は振り子の揺動と同様に時計の働きとして振る舞うが、電流の誘起振動はダニを読み出すのに使うことができる。 スローメカニカルモーションの準断熱限界におけるシステムのダイナミクスをシミュレートし、現在の自己相関関数からクロックダニの統計特性を推定する。 個々のダニの分布は、以前の文献から予想される精度、解像度、散逸のトレードオフを示す。 個々の音節の分布を超えて、Allan分散を計算することにより、異なる積分時間でクロック精度がどのように変化するかを検討する。 時間と印加電圧の関数としてアラン分散の非単調な特徴を観測し,ダニ間の時間相関の存在から説明できる。 これらの相関は、相関が持続する時間スケールよりもタイムキーピングに正確な利点をもたらすことが示されている。 その結果,ナノスケール時計が生成するダニ系列の非自明な特徴を示し,ナノ電気力学系を用いた時計熱力学の実験的研究の道筋を拓いた。

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