Avoimet kvanttisysteemit ja puhdas dekoherenssi
Salokorpi, Tiia (2024-02-29)
Avoimet kvanttisysteemit ja puhdas dekoherenssi
(29.02.2024)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
avoin
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202403019543
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202403019543
Tiivistelmä
Tutkielmassa käsitellään teoreettisesti kvantti- ja klassisenmaailman rajaa tutkimalla avoimia kvanttisysteemejä ja niihin liittyvää puhdasta dekoherenssia. Tarkoituksena on selvittää avoimen kvanttisysteemin aikakehitys ja käydä läpi siihen liittyvää teoriaa. Johdettuja kaavoja sovelletaan esimerkeillä ja verrataan kirjallisuuteen pohjautuviin tuloksiin.
Systeemi ja ympäristö voivat lomittua, kun ne vuorovaikuttavat keskenään. Lomittumisesta seuraa dekoherenssia, joka havaitaan tiheysmatriisin aikakehityksen matriisialkioissa. Puhtaassa dekoherenssissa systeemi vuorovaikuttaa ympäristönsä
kanssa, mutta vuorovaikutuksessa ei siirry energiaa. Tällöin kyseinen ilmiö on täysin kvanttimekaaninen vaikuttaen vain tiheysmatriisin aikehityksen ei-diagonaalisiin alkioihin.
Avoimen kvanttisysteemin aikakehitystä kuvataan masteryhtälöillä. Kyseiset yhtälöt kuvaavat erityisesti systeemin tiheysmatriisin aikakehitystä. Masteryhtälöiden avulla pystytään tarkastelemaan systeemin kehitystä, vaikka se olisi lomittunut ympäristönsä kanssa, sekä havaitsemaan dekoherenssin ilmeneminen. Tutkielmassa johdetaan lyhyesti Lindblad muotoinen masteryhtälö ja siitä esitetään esimerkki dissipaatiolle.
Puhdasta dekoherenssia tarkastellaan lopuksi kirjallisuuteen pohjautuvilla tuloksilla. Niihin liittyvä keskeinen teoria ja koejärjestely esitellään lyhyesti, jonka jälkeen teoriaa sovelletaan ja tehdään johtopäätöksiä dekoherenssin luonteesta.
Systeemi ja ympäristö voivat lomittua, kun ne vuorovaikuttavat keskenään. Lomittumisesta seuraa dekoherenssia, joka havaitaan tiheysmatriisin aikakehityksen matriisialkioissa. Puhtaassa dekoherenssissa systeemi vuorovaikuttaa ympäristönsä
kanssa, mutta vuorovaikutuksessa ei siirry energiaa. Tällöin kyseinen ilmiö on täysin kvanttimekaaninen vaikuttaen vain tiheysmatriisin aikehityksen ei-diagonaalisiin alkioihin.
Avoimen kvanttisysteemin aikakehitystä kuvataan masteryhtälöillä. Kyseiset yhtälöt kuvaavat erityisesti systeemin tiheysmatriisin aikakehitystä. Masteryhtälöiden avulla pystytään tarkastelemaan systeemin kehitystä, vaikka se olisi lomittunut ympäristönsä kanssa, sekä havaitsemaan dekoherenssin ilmeneminen. Tutkielmassa johdetaan lyhyesti Lindblad muotoinen masteryhtälö ja siitä esitetään esimerkki dissipaatiolle.
Puhdasta dekoherenssia tarkastellaan lopuksi kirjallisuuteen pohjautuvilla tuloksilla. Niihin liittyvä keskeinen teoria ja koejärjestely esitellään lyhyesti, jonka jälkeen teoriaa sovelletaan ja tehdään johtopäätöksiä dekoherenssin luonteesta.