شماره راهنما :
2442 دكتري
پديد آورنده :
شايگاني، فريبا
عنوان :
وافازي اسپين مركزي در برهم كنش با انباره ي آيزينگ
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
توصيفگر ها :
همدوسي كوانتومي , مدل حمام اسپيني , مدل آيزينگ , وافازي
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/11/01
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/11/14
چكيده فارسي :
يكي از مهمترين ويژگيهاي سامانهي كوانتومي، همدوسي است. زماني كه سامانهي كوانتومي منزوي نباشد و در تماس با محيط قرار بگيرد همدوسي از بين ميرود و واهمدوسي رخ ميدهد. واهمدوسي يكي از محدودكنندهترين عوامل در فناوريهاي كوانتومي به شمار ميآيد. يكي از مسثلههاي اصلي در فناوريهاي كوانتومي، حفظ و نگهداري حالتهاي همدوس و طولاني شدن زمان همدوسي است. در اين رساله به منظور شناخت اثر محيط بر همدوسي سامانهي كوانتومي، از مدل حمام اسپيني كه در آن اسپين الكترون (سامانهي كوانتومي) به عنوان اسپين مركزي در برهمكنش با انبارهاي از اسپينهاي ديگر به عنوان محيط قرار دارد، استفاده كرديم و به بررسي اثر برهمكنش بين اسپينهاي انباره بر ديناميك اسپين مركزي پرداختيم.
به اين منظور فرض كرديم كه انبارهاي متشكل از N اسپين در تعادل گرمايي با محيط خارجي به سر مي برد و برهمكنش بين اسپينهاي آن از مدل آيزينگ بلند برد پيروي ميكند. سپس حل تحليلي براي ديناميك اسپين مركزي، به دست آورديم و ثابت كرديم كه اين حل دقيق با ميانگين N نوسانگر در هنگرد بندادي برابر است. بسامد هر نوسانگر به قدرت برهمكنش بين اسپين مركزي و اسپينهاي انباره و هم چنين به مغناطش انباره بستگي دارد. از آن جايي كه در مدل آيزينگ گذار فاز در دماي بحراني بحراني رخ ميدهد و برهمكنش بين اسپينهاي انباره از مدل آيزينگ پيروي ميكند، زمان وافازي به دماي بحراني بستگي پيدا ميكند. علاوه بر اين، همارزي ديناميك وافازي اسپين مركزي را براي انبارهي آيزينگ كلاسيك و انبارهي كوانتومي اثبات ميكنيم. بنابراين، ديناميك وافازي اسپين مركزي با انبارهي اسپين كوانتومي را ميتوان با مدل انبارهي اسپين كلاسيك بسيار ارزانتر بازتوليد كرد. اين نتايج را ميتوان در تعدادي از سامانههاي كوانتومي مورد استفاده در حسگري كوانتومي مانند مراكز رنگ در جامدات يا نقاط كوانتومي به كار برد.
چكيده انگليسي :
One of the most important properties of a quantum system is coherence. When a quantum system is not isolated
and comes into contact with its environment, the coherence is lost and decoherence occurs. Decoherence is one
of the most limiting factors in quantum technologies. One of the main problems in quantum technologies is the
maintaining of coherent states and the lengthening of the coherence time. In this thesis, in order to understand
the effect of the environment on the coherence of a quantum system, we used the spin bath model in which the
electron spin (quantum system) as the central spin interacting with other spins of the environment as a bath. We
study the effect of interaction between bath spins on central spin dynamics. For this end, we consider various
types of interactions among the bath fluctuators. We give an analytical relation for the dephasing dynamics
of a central spin homogeneously interacting with a bath of classically interacting spins in thermal equilibrium.
The obtained exact relation for the central spin dynamics depends on the average of the number of bath spins
𝑁 in the canonical ensemble. We find the relation of dephasing time with bath’s temperature and strength of
interaction between bath spins. We show that if the classically interacting bath is large enough, offdiagonal
coherence will decay into Gaussian form. This Gaussian decay is valid for temperatures higher than critical
temperature. Moreover, we prove the equivalence of dephasing dynamics for central spin with classical Ising
spin bath and quantum flipflop
spin bath interactions. Therefore, the dephasing dynamics for central spin
with quantum spin bath interactions can be reproduced with much less expensive classical spin bath interaction
model instead. Our results can be applied in a number of quantum systems used in quantum sensing such as
color centers in solids or quantum dots manuscript.
استاد راهنما :
كيوان آقابابائي ساماني
استاد داور :
فرهاد فضيله , محسن اميني , مالك باقري هاروني