[论文解读] Testing quantum transport without decoherence

E. Flores-Olmedo, A. M. Martínez-Argüello+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 8, 2015

Quantum and electron transport phenomena参考文献 19被引用 9

一句话总结

本研究通过非接触式弯曲波测量，在无退相干的二维弹性西奈比厄德中展示了相干机械波输运。观察到的透射量化与零温量子预测相符，提供了无热效应和退相位效应的量子输运现象的类比实验平台。

ABSTRACT

The coherent electronic transport phenomena through quantum devices is difficult to observe due to thermal smearing and dephasing, the latter induced by inelastic scattering by phonons or impurities. In other wave systems, the temperature and dephasing may not destroy the coherence and can then be used to observe the underlying wave behaviour of the coherent quantum phenomena. Here, we observe coherent transmission of mechanical waves through a two-dimensional elastic Sinai billiard with two waveguides. The flexural-wave transmission performed by non-contact means, shows the transmission quantization when a new mode becomes open. In contrast with the quantum counterpart, these measurements agree with the theoretical predictions of the simplest model at zero temperature highlighting the universal character of the transmission fluctuations.

研究动机与目标

• 研究无退相干效应的类经典系统中的相干波输运。
• 在热模糊和退相位效应缺失的受控环境中测试量子输运现象。
• 验证零温下透射量化与普遍涨落的理论预测。
• 为研究量子输运提供一种不受电子系统限制的经典类比。

提出的方法

• 制备具有两个波导的二维弹性西奈比厄德，以引导弯曲波。
• 采用非接触式激光多普勒测振技术测量透射，避免机械耦合。
• 测量透射随频率的变化，观察模态开启阈值。
• 在低温下运行系统以抑制热效应并维持相干性。
• 对透射涨落进行统计分析，并与随机矩阵理论预测比较。
• 理论建模采用最简散射矩阵方法，模拟理想化透射行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可在无退相干的类经典机械系统中观测到相干波输运？
• RQ2 类经典系统中的透射涨落在多大程度上与零温量子预测相符？
• RQ3 当新模态开启时，观测到的透射是否表现出量化特性？
• RQ4 在无退相位条件下，透射涨落的普遍性如何？

主要发现

• 当新模态开启时，透射表现出清晰的量化特性，与理论预测一致。
• 测量得到的透射涨落与零温下随机矩阵理论所预期的普遍行为相符。
• 未观察到显著的退相干或热模糊效应，实现了相干输运的清晰观测。
• 实验结果与零温下最简理论模型的定量预测一致。
• 该系统可作为研究量子输运现象的稳健类经典类比。