Обнаружено, что окружающий шум усиливает перенос энергии по линии ионов

Группа исследователей, связанных с несколькими учреждениями в Австрии и Германии, показала, что введение шума окружающей среды в линию ионов может привести к усилению передачи энергии через них. В своей статье, опубликованной в Physical Review Letters, исследователи описывают свои эксперименты и почему они считают, что их результаты будут полезны для других исследователей.

Предыдущие исследования показали, что когда электроны движутся через проводящий материал, средства, которыми они это делают, могут быть описаны уравнениями квантовой механики. Но в реальном мире такому движению могут препятствовать помехи из-за шума в окружающей среде, что приводит к подавлению транспортной энергии. Предыдущие исследования также показали, что электричество, движущееся через материал, может быть описано как волна — если такие волны остаются в ступени, они описываются как когерентные. Но такие волны могут быть нарушены шумом или дефектами в атомной решетке, что приводит к подавлению потока. Такое подавление в данном месте известно как локализация Андерсона. В этом новом усилии исследователи показали, что локализации Андерсона можно преодолеть с помощью шум окружающей среды.

Работа состояла в том, чтобы выделить 10 ионов кальция и удержать их в пространстве в виде соединенной линии — одномерного кристалла. Лазеры использовались для переключения ионов между состояниями, и энергия вводилась в ионную линию с помощью лазерных импульсов, Эта установка позволила им наблюдать, как энергия перемещается вдоль линии ионов от одного конца к другому. Локализации Андерсона были введены путем запуска отдельных лазеров на каждом из ионов — энергия лазеров приводила к ионам с различной интенсивностью. С определенной степенью беспорядка команда создала шум путем случайного изменения интенсивности лучей, выпущенных по отдельным ионам. Это привело к колебанию частоты. И именно это колебание, обнаруженное командой, позволило движению энергии между ионами преодолеть локализации Андерсона.

Исследователи отмечают, что в системе был предел — слишком много шума, и перенос энергии снова замедлился из-за квантового эффекта Зенона. Они утверждают, что их система может оказаться полезной для других исследователей, поскольку она позволяет изучать квантовые эффекты в искусственно созданной квантовой системе.

Аннотация
Способ, которым энергия транспортируется через взаимодействующую систему, определяет фундаментальные свойства во многих областях физики, химии и биологии. Примечательно, что шум окружающей среды может усиливать перенос, эффект, известный как квантовый перенос при содействии окружающей среды (ENAQT). В этой статье мы изучаем ENAQT в сети связанных спинов, подверженных механическому статическому беспорядку и изменяющимся во времени шуму дефазирования. Взаимодействующая спиновая сеть реализована в цепочке захваченных атомных ионов, а перенос энергии представлен передачей электронного возбуждения между ионами. С увеличением уровня шума мы наблюдаем переход от когерентной динамики и локализации Андерсона к ENAQT и, наконец, подавление переноса из-за квантового эффекта Зенона. Мы обнаружили, что в режиме, где ENAQT наиболее эффективен, транспорт в основном диффузионный, отображение когерентности только в очень короткие сроки. Кроме того, мы показываем, что дефазирование, характеризуемое немарковским шумом, может поддерживать когерентности дольше, чем дефазирование белого шума, с сильным влиянием спектральной структуры на эффективность переноса. Наш подход представляет собой контролируемый и масштабируемый способ исследования квантового транспорта в сетях многих тел в условиях статического беспорядка и динамического шума.

Сайт источника https://phys.org/news/2019-02-environmental-noise-energy-line-ions.html

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

comments powered by HyperComments
Оценки статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...