論文の概要: Optimization of conveyance of quantum particles by moving potential well
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.04480v2
- Date: Sat, 04 Jan 2025 11:09:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-07 17:02:57.083852
- Title: Optimization of conveyance of quantum particles by moving potential well
- Title(参考訳): 移動電位井戸による量子粒子の搬送の最適化
- Authors: Satoshi Morita, Yoshiaki Teranishi, Seiji Miyashita,
- Abstract要約: 本研究では,ポテンシャル井戸内の粒子トラップの搬送を成功させる可能性について検討する。
搬送の実際の動きについては、粒子の移動を加速し、目的地で停止するために減速する必要がある。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.36868085124383626
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- Abstract: Quantum mechanical control of the position of a particle by using a trapping potential well is an important problem for the manipulation of a quantum particle. We study the probability of successful conveyance of a particle trapping in a potential well, i.e., survival probability in the process carrying of the particle for a given length within a given fixed time. For the actual motion of conveyance, we need to accelerate the particle to move and then decelerate it to stop at the destination. First, the relaxation of the survival probability in a constant acceleration rate is studied in detail by direct numerical calculation, the Wentzel-Kramers-Brillouin method, and a method of the resonance states. The survival probability was found to show an exponential decay in a long time, which is analyzed from a viewpoint of eigenvalue problem. An important source of dropoff comes from a non-analytic change of velocity at the starting point. When the rested particle begins to move, the ground state of the rest frame is redistributed to eigenstates of the moving frame, and then each eigenstate of the moving frame evolves in time. The dephasing of wave functions of the distributed populations reduces the probability of successful conveyance. In general, a smooth start gives a small initial disturbance but requires a large acceleration during the process to reach the destination in the fixed time which causes a larger dropoff in the process. Considering these conflicting facts, we study the survival probability in concrete conveyance schemes. We observe the time evolution of the trapped probability and the population distribution during the conveyance process. In cases that the potential well has several bound states, we propose a method to select the particle trapped at the ground state by making use of the difference of survival probabilities of bound states.
- Abstract(参考訳): トラップ電位井戸による粒子の位置の量子力学的制御は、量子粒子の操作において重要な問題である。
本研究では, ある一定時間内に粒子を輸送する過程において, 電位井戸における粒子トラップの搬送を成功させる確率, すなわち生存確率について検討する。
搬送の実際の動きについては、粒子の移動を加速し、目的地で停止するために減速する必要がある。
まず, 直接数値計算, Wentzel-Kramers-Brillouin法, 共鳴状態の方法により, 一定の加速速度での生存確率の緩和について詳細に検討した。
生存確率は, 固有値問題の観点から解析した結果, 長い時間で指数的崩壊を示した。
落下の重要な原因は、開始点における速度の非解析的変化である。
静止粒子が動き始めると、静止フレームの基底状態が移動フレームの固有状態に再分配され、移動フレームの各固有状態は時間とともに進化する。
分散集団の波動関数の強調は、伝達が成功する確率を減少させる。
一般に、スムーズなスタートは小さな初期乱れを与えるが、一定時間内に目的地に到達するためには、プロセス中に大きな加速を必要とする。
これらの矛盾する事実を考慮し, コンクリート搬送方式の生存確率について検討する。
搬送過程における捕捉確率と個体群分布の時間的変化を観察する。
ポテンシャル井戸が複数のバウンド状態を持つ場合、境界状態の生存確率の差を利用して、基底状態に閉じ込められた粒子を選択する方法を提案する。
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