論文の概要: Chiral quantum heating and cooling with an optically controlled ion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.18927v1
- Date: Wed, 29 May 2024 09:31:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-30 17:49:44.171728
- Title: Chiral quantum heating and cooling with an optically controlled ion
- Title（参考訳）: 光学制御イオンによるキラル量子加熱と冷却
- Authors: Jin-Tao Bu, Jian-Qi Zhang, Ge-Yi Ding, Jia-Chong Li, Jia-Wei Zhang, Bin Wang, Wen-Qiang Ding, Wen-Fei Yuan, Liang Chen, Qi Zhong, Ali Keçebaş, Şahin K. Özdemir, Fei Zhou, Hui Jing, Mang Feng,
- Abstract要約: 量子熱エンジンと冷凍機は開量子系であり、非エルミート形式を用いて力学をよく理解することができる。
ポールトリップされた超低温イオンを用いて,閉ループを動的に囲む最初のキラル量子加熱と冷却を実演した。
実験の結果, 断熱破壊だけでなく, ランダウ・ツェナー=シュタッケルベルク過程が動的循環において重要な役割を担っていることが明らかとなった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.029218109713296
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum heat engines and refrigerators are open quantum systems, whose dynamics can be well understood using a non-Hermitian formalism. A prominent feature of non-Hermiticity is the existence of exceptional points (EPs), which has no counterpart in closed quantum systems. It has been shown in classical systems that dynamical encirclement in the vicinity of an EP, whether the loop includes the EP or not, could lead to chiral mode conversion. Here, we show that this is valid also for quantum systems when dynamical encircling is performed in the vicinity of their Liouvillian EPs (LEPs) which include the effects of quantum jumps and associated noise - an important quantum feature not present in previous works. We demonstrate, using a Paul-trapped ultracold ion, the first chiral quantum heating and refrigeration by dynamically encircling a closed loop in the vicinity of an LEP. We witness the cycling direction to be associated with the chirality and heat release (absorption) of the quantum heat engine (quantum refrigerator). Our experiments have revealed that not only the adiabaticity-breakdown but also the Landau-Zener-St\"uckelberg process play an essential role during dynamic encircling, resulting in chiral thermodynamic cycles. Our observations contributes to further understanding of chiral and topological features in non-Hermitian systems and pave a way to exploring the relation between chirality and quantum thermodynamics.
- Abstract（参考訳）: 量子熱エンジンと冷凍機は開量子系であり、非エルミート形式を用いて力学をよく理解することができる。
非休眠性の顕著な特徴は例外点(EP)の存在であり、これは閉じた量子系にはない。
古典的なシステムでは、ループがEPを含むか否かに関わらず、EP近傍の動的囲みがキラルモード変換をもたらすことが示されている。
ここでは、量子ジャンプと関連する雑音の影響を含むリウヴィリアEP(LEP)の近傍で動的囲みが行われる場合、これは量子システムにも有効であることを示す。
LEP近傍に閉じたループを動的に囲むことで、最初のキラル量子加熱・冷却であるポールトラップ超低温イオンを用いて実証した。
量子熱機関(量子冷凍機)のキラリティーと熱放出(吸収)とサイクル方向が関連しているのを目撃する。
実験の結果, 断熱・断熱だけでなく, ランダウ・ツェナー・シュタッケルベルク過程が動的循環において重要な役割を担っていることが明らかとなった。
我々の観測は、非エルミート系におけるキラルおよびトポロジカルな特徴のさらなる理解に寄与し、キラル性と量子熱力学の関係を探求する方法を舗装する。
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