探索与有限尺寸水库弱耦合的量子态的衰变过程

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探索与有限尺寸水库弱耦合的量子态的衰变过程

量子态(白点)的草图与混沌量子点(由线连接的黑点)的离散能级弱耦合。 学分:米克利茨等人

在量子物理学中,费米的黄金法则,也被称为瞬态微扰理论的黄金法则,是一个公式,可以用来计算一个初始量子态转变为一个终态的速率,它由一个连续体组成国家(所谓的“浴”)。 这个有价值的方程已被应用于许多物理问题,特别是那些重要的是要考虑系统如何响应施加的扰动并随着时间的推移进入静止状态。

费米的黄金法则特别适用于初始量子态与其他最终态的连续体弱耦合的情况,这些最终态与其能量重叠。 Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas、普林斯顿大学和 Universität zu Köln 的研究人员最近着手研究当量子态与一组具有非零平均能级间距的离散最终态耦合时会发生什么,正如最近许多研究所观察到的那样-身体物理研究。

“正如费米黄金法则所描述的那样,量子态衰变为最终状态的一些连续体(即’浴’)通常与不连贯的衰变过程有关,”进行这项研究的研究人员之一托比亚斯米克利茨说,告诉 Phys.org。 “这方面的一个标准例子是激发原子将光子发射到无限真空中。另一方面,当前的实验通常实现涉及量子态的复合系统,这些系统耦合到由离散的最终状态集组成的有效有限大小的储存器,而不是一个连续体。”

虽然过去的几项研究已经确定了量子态与有限大小的水库耦合的系统,但了解这种情况发生的条件,让有限大小的水库有效地充当“浴池”是一项具有挑战性的任务。 Micklitz 和他的同事最近工作的主要目标是更好地理解量子态在与有限大小的水库耦合时衰减的过程。

“我们的出发点是考虑缺乏任何特定对称性的通用有限尺寸水库,”米克利茨解释说。 “这样的系统通常表现出量子混沌行为,并且可以通过具有强大分析工具的随机矩阵来建模。”

为了进行他们的分析,Micklitz 和他的同事使用了有效的矩阵积分技术的组合,这些技术通常用于应用随机矩阵理论的研究中,该理论总结了矩阵的不同属性,条目从不同的概率分布中随机抽取。 为了对他们的分析结果进行基准测试,他们随后使用了精确对角化,这是一种强大的数值技术,物理学家经常使用它来研究单个量子多体系统。

“最初,我们没有预料到衰变到一个有限大小的水库会用如此复杂的时间依赖性来描述,”米克利茨说。 “我们发现,处于弱耦合水平的概率显示出非单调的时间依赖性,初始衰减,然后是上升,然后饱和到一个恒定值。时间分布如下(在大量参数中) “光谱形状因子”是量子混沌社区中一个经过充分研究的对象,它对储层中能级相关性的信息进行编码。回顾起来,这很有意义。

现在发表于 物理评论信,这组研究人员最近的研究提供了对关键和基本物理问题的全面分析描述。 更具体地说,它提供了量子态如何衰变为一组离散的最终状态的问题与混沌量子系统中与能级和波函数相关的统计数据之间的联系。

“我们将居住概率的时间分布与光谱形状因子联系起来,并将概率的最小值和饱和度值与储层特征函数统计数据的比率联系起来,”Micklitz 补充道。 “我们的工作集中在一个基本但相当基本的弛豫到有限大小的水库中的例子。我们现在正试图解决更复杂的系统,例如耦合到量子点的自旋集合。希望可以使用类似的方法取得进展正如我们最近的论文中所使用的那样。”


迈向量子算法的第一步:最小化量子集合的猜测


更多信息:
Tobias Micklitz 等人,费米黄金法则的出现, 物理评论信 (2022 年)。 DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.140402

© 2022 科学 X 网络

引文:探索弱耦合到有限大小水库的量子态的衰变过程(2022 年 10 月 19 日),检索于 2022 年 10 月 19 日,来自 https://phys.org/news/2022-10-exploring-quantum-state-weakly-耦合.html

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