شبیه سازی سرد‌سازی کوانتومی یک کاواک اپتومکانیکی با استفاده از پایتون

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس

2 گروه فیزیک، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

چکیده

در فرایند سردسازی اپتومکانیکی کاواک، میدان اپتیکی لیزر محرک، میرایی اضافی را بر مد مکانیکی کاواک اعمال می‌کند و باعث برگشت آن به حالت پایه می‌شود. در این تحقیق، سردسازی کوانتومی یک کاواک اپتومکانیکی در تماس با یک منبع حرارتی، توسط جعبه ابزار کوانتوم برای پایتون "کیوتیپ" ، شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که فرایند سردسازی کاواک، با افزایش یافتن ضریب واهلش مدهای اپتیکی و مکانیکی، به ترتیب دیرتر و زودتر اتفاق می‌افتد همچنین با افزایش یافتن ثابت جفت شدگی بین مدهای اپتیکی و مکانیکی کاواک، این فرایند در مدت زمان کوتاهتری انجام می‌شود. شبیه سازی همچنین نشان می‌دهد که با اضافه کردن یک کیوبیت به سامانه فرایند سردسازی کاواک نسبت به قبل، سریع تر صورت می‌گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Quantum cooling simulation in an Opto-mechanical cavity, using Python

نویسندگان [English]

  • Mahmoud Sadeghi 1
  • Vahid Ameri 2
  • Kamran Jallabpour 2
1 Department of Physics, University of Hormozgan, Bandar-e-Abbas
2 Department of Physics, University of Hormozgan, Bandar-e-Abbas
چکیده [English]

In cavity opto-mechanical cooling, driving laser optical field, exerts extra decay to the mechanical mode of cavity, and cause a return to the ground state. In this study, quantum cooling of an opto-mechanical cavity in contact with a thermal bath, has been simulated by using Quantum Toolbox in Python “QuTiP”. Simulation results show that, the cavity cooling process, takes more time with increasing the decay rate of optical modes and go faster with increasing the decay rate of mechanical modes. Also this process takes less time with the increasing coupling constant of optical and mechanical modes. By adding a qubit to the system, simulation shows that the cooling process could happen faster in compare to the previous.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Quantum cooling
  • Opto-mechanical cavity
  • Qubit
  • Python
[1] Y.C. Liu, H. Yu-Wen, W.C. Wei, X. Yun-Feng, Review of cavity optomechanical cooling, Chinese Physics B 22 11 (2013) 114213.

[2] J.D. Teufel, T. Donner, D. Li, J.W. Harlow, M.S. Allman, K. Cicak, A.J. Sirois, J.D. Whittaker, W. Lehnert, R.W. Simmonds, Nature (London) 475 (2011) 359.

[3] J. Chan, T.P. Alegre, A.H. Safavi-Naeini, J.T. Hill, A. Krause, S. Groeblacher, M. Aspelmeyer, O. Painter, Nature (London) 478 (2011) 89.

[4] M. Aspelmeyer, T.J. Kippenberg, F. Marquardt, Cavity optomechanics. Review Modern Physics 86 (2014) 1391.

]5[ک. جلابپور، شبیه‌سازی سردسازی کوانتومی در یک کاواک اپتومکانیکی، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه هرمزگان، (1395).

[6] Z. Mahmoudi, S. Shakeri, O. Hamidi, M.H. Zandi, A. Bahrampour, Generation of motional entangled coherent state in an optomechanical system in the single photon strong coupling regime, Journal of Modern Optics 62 19 (2015) 1685-1691.

[7] P.D. Nation, J.R. Johansson, M.P. Blencowe, A.J. Rimberg, Iterative solutions to the steady-state density matrix for optomechanical systems, Physical Review E 911 (2015) 013307.

 [8] Site: http://qutip.org/

 [9] J.R. Johansson, P.D. Nation, F. Nori, QuTiP 2: A Python framework for the dynamics of open quantum systems, Computer Physics Communications 184 (2013) 1234.

[10] Y.C. Liu, Y.F. Xiao, X. Luan, C.W. Wong, Physical Review Letters 110 (2013), 153606.