Preview

Наносистемы: физика, химия, математика

Расширенный поиск

Быстрое развитие адиабатической квантовой динамики: применение к плоским системам Дирака

https://doi.org/10.17586/2220-8054-2025-16-3-298-305

Аннотация

Мы изучаем схему ускоренной адиабатической квантовой динамики (2+1) дираковской частицы. Эта схема была первоначально предложена Масудой и Накамурой. В этой схеме мы включаем адиабатический параметр, который поддерживает адиабатическое движение частицы, и ускоряем ее движение вперед, вводя параметр масштабирования времени. Ускоренное адиабатическое состояние вперед получается путем определения члена регуляризации и движущего потенциала. Мы вводим предлагаемый метод в систему с дираковской частицей, используя зависящее от размерности времени уравнение Дирака (2+1), и получаем член регуляризации, движущий скалярный потенциал и движущий векторный потенциал. Настраивая движущее электрическое поле, этот метод может ускорить адиабатическую динамику электрона как дираковской частицы, захваченной в основном состоянии в плоскости  xy и электрическом поле в направлении x и постоянном магнитном поле в направлении  y. Это ускорение сохранит основное состояние волновой функции от начального до конечного момента времени.

Об авторах

И. Сетиаван
Physics Education Department, University of Bengkulu
Индонезия


Р. Экавита
Physics Department, University of Bengkulu
Индонезия


Р. Сугихаким
Institut Teknologi Bandung
Индонезия


Б. Э. Гунара
Institut Teknologi Bandung
Индонезия


Список литературы

1. Demirplak M., Rice S.A. Adiabatic population transfer with control fields. J. Phys. Chem. A, 2003, 89, P. 9937.

2. Demirplak M., Rice S.A. Assisted adiabatic passage revisited. J. Phys. Chem. B, 2005, 109, P. 6838.

3. Berry M.V. Transitionless quantum driving. J. Phys A : Math. Theor., 2009, 42., P. 365303.

4. Kato T. On the Adiabatic Theorem of Quantum Mechanics. J. Phys. Soc. Jpn., 1950, 5, P. 435.

5. Berry M.V. Geometric Amplitude Factors in Adiabatic Quantum Transitions. Proc. R. Soc. London Ser. A, 1990, 430, P. 405.

6. N.V. Vitanov et al. Laser-induced population transfer by adiabatic passage techniques. Annu. Rev. Phys. Chem., 2001, 52, P. 763.

7. Albash T., Lidar D.A. Adiabatic quantum computation. Rev. Mod. Phys., 2018, 90, P. 015002.

8. Masuda S., Nakamura K. Fast-forward problem in quantum mechanics. Phys. Rev. A, 2008, 78, P. 062108.

9. Masuda S., Nakamura K. Fast-forward of adiabatic dynamics in quantum mechanics. Proc. R. Soc. A, 2010, 466, P. 1135–1154.

10. Masuda S., Nakamura K. Acceleration of adiabatic quantum dynamics in electromagnetic fields. Phys. Rev. A, 2011, 84(4), P. 043434.

11. Lewis H.R., Riesenfeld W.B. An exact quantum theory of the time-dependent harmonic oscillator and of a charged particle in a time-dependent electromagnetic filed. J. Math. Phys A, 1969, 10, P. 1458.

12. Chen X., Ruschhaupt A., del Campo A., GuLery-Odelin D., Muga J.G. Fast optimal frictionless atom cooling a harmonic traps: Shortcut to adiabaticity. Phys. Rev. Lett., 2010, 104, P. 063002.

13. Odelin D.G., Ruschhaupt A., Kiely A., Torrontegui E., Garaot S.M., and Muga J.G. Shortcuts to adiabaticity: Concepts, methods, and applications, Rev. Mod. Phys., 2019, 91, P. 045001.

14. Torrontegui E., Ibanez M., Martinez-Garaot M., Modugmo M., del Campo A., Guery-Odelin D., Ruschhaupt A., Chen X., Muga J.G. Shortcut to adiabaticity Adv.At. Mol. Opt. Phys., 2013, 62, P. 117.

15. Chen X., Torrontegui E., and Muga J.G. Lewis-Riesenfeld invariants and transitionless quantum driving. Phys. Rev. A, 2011, 83, P. 062116.

16. Takahashi K. Transitionless quantum driving for spin systems, Phys. Rev. E, 2013, 87, P. 062117.

17. Deffner S., Jarzynski C., and Campo D. Classical and Quantum Shortcuts to Adiabaticity for Scale-Invariant Driving. Phys. Rev. X, 2014, 4, P. 021013.

18. Jarzynski C. Generating shortcuts to adiabaticity in quantum and classical dynamics. Phys. Rev. A, 2013, 88, P. 040101(R).

19. Jarzynski C., Deffner S., Patra A., and Subas¸i Y. Fast forward to the classical adiabatic invariant. Phys. Rev. E, 2017, 95, P. 032122.

20. Dann R., Tobalina A., and Kosloff R. Shortcut to Equilibration of an Open Quantum System. Phys. Rev. Lett., 2019, 122, P. 250402.

21. Setiawan I., Gunara B.E., Masuda S., Nakamura K. Fast forward of entangled spin dynamics. Phys. Rev. A, 2017, 96., P. 052106.

22. Setiawan I., Gunara B.E., Avazbaev S., Nakamura K. Fast forward of adiabatic spin cluster: Geometry dependent of driving interaction. Phys. Rev. A, 2019, 99, P. 062116.

23. Takahashi K. Fast-forward scaling in a finite-dimensional Hilbert space Phys. Rev. A, 2014, 89, P. 042113.

24. Setiawan I., Ekawita R., Sugihakim R., Gunara B.E. Fast-forward adiabatic quantum dynamics of XY spin model on three spin system. Phys. Scr., 2023, 98, P. 025405.

25. Khujakulov A., Nakamura K. Scheme for accelerating quantum tunneling dynamics. Phys. Rev. A, 2016, 93, P. 022101.

26. Nakamura K., Khujakulov A., Masuda S. Fast forward of adiabatic control of tunneling states. Phys. Rev. A, 2017, 95, P. 062108.

27. Nakamura K., Matrasulov J., Izumida Y. Fast-forward approach to stochastic heat engine. Phys. Rev. E, 2020, 102, P. 012129.

28. Setiawan I., Sugihakim R., Gunara B.E., Masuda S., Nakamura K. Fast-forward generation of non-equilibrium steady states of a charged particle under the magnetic field. Progress of Theoretical and Experimental Physics, 2023, P. 063A04.

29. Torrontegui E., Martinez-Garaot M.,Ruschhaupt A., Muga J.G. Shortcut to adiabaticity: fast-forward approach. Phys. Rev. A, 2012, 86, P. 013601.

30. Deffner S. Shortcuts to adiabaticity: suppression of pair production in driven Dirac dynamics. New J. Phys., 2016, 18, P. 012001.

31. Xue-Ke Song, Fu-Guo Deng, Lamata L., and Muga J.G. Robust state preparation in quantum simulations of Dirac dynamics. Phys. Rev. A, 2017, 95, P. 022332.

32. Roychowdhury A., Deffner A. Time-rescaling of Dirac dynamics: Shortcuts to adiabaticity in ion traps andWeyl semimetals. Entropy, 2021, 23(1), P. 81.

33. Bernardo B.d.L. Time-rescaled quantum dynamics as a shortcut to adiabaticity. Phys. Rev. Res., 2020, 2, P. 013133.

34. Thaller B. The Dirac Equation. Springer, Berlin, Germany, 1956.

35. Peskin M.E., Schroeder D.V. An Introduction to Quantum Field Theory (Frontiers in Physics). Westview Press, Boulder, CO, USA, 1995.

36. Wehling T.O., Black-Schaffer A.M., and Balatsky A.V. Dirac materials. Adv. Phys., 2014, 63, P. 1.

37. Zhang X.W., Ren Y., Wang C., Cao T., Xiao D. Gate-Tunable Phonon Magnetic Moment in Bilayer Graphene. Phys. Rev. Lett., 2023, 130, P. 226302.

38. Valderrama J.F.M., Mao D., and Chowdhury D. Low-Energy Optical Sum Rule in Moire Graphene. Phys. Rev. Lett., 2024, 133, P. 196501.

39. Ribetto F.D., Elaskar S.A., Calvo H.L., Bustos-Marun R.A. Fluctuation-induced currents in suspended graphene nanoribbons: Adiabatic quantum pumping approach. Phys. Rev. B., 2023, 108, P. 245408.

40. Setiawan I., Sugihakim R., Gunara B.E. Fast forward Adiabatic Quantum Dynamics On Two Dimensional Dirac Equation. J. Phys.Conf. Ser., 2021, 1842, P. 012057.

41. Kuru S., Negro J. and Nieto L.M. Exact analytic solutions for a Dirac electron moving in graphene under magnetic fields. J. Phys.: Condens. Matter., 2009, 21, P. 455305.


Рецензия

Для цитирования:


Сетиаван И., Экавита Р., Сугихаким Р., Гунара Б.Э. Быстрое развитие адиабатической квантовой динамики: применение к плоским системам Дирака. Наносистемы: физика, химия, математика. 2025;16(3):298-305. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2025-16-3-298-305

For citation:


Setiawan I., Ekawita R., Sugihakim R., Gunara B.E. Fast forward of adiabatic quantum dynamics: an application to planar Dirac systems. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2025;16(3):298-305. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2025-16-3-298-305

Просмотров: 89


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2220-8054 (Print)
ISSN 2305-7971 (Online)