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Resonator-Elektromechanik durch einen Quantenphasenübergang

Cavity electromechanics across a quantum phase transition

Andrew Patrick Higginbotham (ORCID: 0000-0003-2607-2363)
  • Grant-DOI 10.55776/P33692
  • Förderprogramm Einzelprojekte
  • Status beendet
  • Projektbeginn 01.10.2020
  • Projektende 30.09.2023
  • Bewilligungssumme 406.211 €
  • Projekt-Website

Wissenschaftsdisziplinen

Physik, Astronomie (100%)

Keywords

    Optomechanics, Quantum Phase Transition, Quantum Devices, Superconducting Circuits, Josephson junction, Quantum phase slips

Abstract Endbericht

Die Quantenmechanik ist unsere erfolgreichste Theorie über die Realität, doch eines ihrer bleibenden Rätsel ist, dass sie in unserer Alltagswelt keinen Effekt zu haben scheint. In den letzten Jahren haben PhysikerInnen dieses scheinbare Paradoxon erforscht, indem sie die Bewegung großer massiver Objekte an kleine quantenmechanische Systeme koppeln. Bislang haben all diese Experimente den Vorhersagen der Quantenphysik exakt gehorcht. Vielleicht, so die Überlegung, wird man eines Tages ein solch gekoppeltes System finden, das kein Quantenverhalten zeigen "will". Bis dahin wurde auch erforscht, wie die Kopplung massiver Objekte an Quantensysteme für die Technik nützlich sein kann. Dies könnte der beste Weg sein, die empfindlichen Signale zu verarbeiten, die für Quantencomputer und Quantennetzwerke benötigt werden. Beginnend mit einem einzigen Quantensystem erforscht dieses Projekt die gleichzeitige Kopplung eines einzelnen massiven Objekts mit zunehmend immer mehr quantenmechanischen Systemen. Der Trick unseres Ansatzes besteht darin, dass das kollektive Verhalten von Quantensystemen in einigen Fällen überraschend einfach ist. In dem speziellen Fall, den wir untersuchen, erwarten wir ein kollektives Verhalten, welches die Kopplung der mechanische Bewegung zwischen den Systemen stark verbessert, was für Anwendungen in der Quanteninformationstechnik nützlich sein wird. Des Weiteren kann man damit auch erforschen, ob die Kopplung mechanischer Bewegung an ein komplexes statt an ein einfaches Quantensystem dazu beitragen könnte, Aufschluss über die Entstehung der klassischen Physik aus der Quantenmechanik heraus zu geben.

Die Leistung der meisten Supraleiter wird durch eine Verringerung der Temperatur verbessert. Wir haben Beweise für das Gegenteil gefunden. Wir haben nämlich ein System gebaut, von dem angenommen wird, dass es bei einer Temperatur von Null isoliert, das aber dennoch supraleitendes Verhalten zeigt, wenn es bei Temperaturen ungleich Null gemessen wird. Dies zeigt einen ungewöhnlichen Fall, bei dem die Supraleitung offenbar durch erhöhte Temperaturen verbessert wird.

Forschungsstätte(n)
  • Institute of Science and Technology Austria - ISTA - 100%
Nationale Projektbeteiligte
  • Maksym Serbyn, Institute of Science and Technology Austria - ISTA , nationale:r Kooperationspartner:in

Research Output

  • 8 Publikationen
Publikationen
  • 2024
    Titel Everyday electromechanics: Capacitive strong coupling to mechanical motion
    DOI 10.15479/at:ista:18104
    Typ Other
    Autor Puglia D
    Link Publikation
  • 2024
    Titel Thermal effects in one dimensional Josephson chains
    DOI 10.15479/at:ista:17881
    Typ Other
    Autor Mukhopadhyay S
    Link Publikation
  • 2024
    Titel Room temperature, cavity-free capacitive strong coupling to mechanical motion
    DOI 10.48550/arxiv.2407.15314
    Typ Preprint
    Autor Odessey R
    Link Publikation
  • 2024
    Titel Dual relaxation oscillations in a Josephson junction array
    DOI 10.48550/arxiv.2408.07829
    Typ Preprint
    Autor Lancheros-Naranjo D
    Link Publikation
  • 2025
    Titel Room Temperature, Cavity-Free Capacitive Strong Coupling to Mechanical Motion
    DOI 10.1021/acs.nanolett.4c05796
    Typ Journal Article
    Autor Odessey R
    Journal Nano Letters
  • 2025
    Titel Dual relaxation oscillations in a Josephson-junction array
    DOI 10.1103/qvls-7s3q
    Typ Journal Article
    Autor Lancheros-Naranjo D
    Journal Physical Review Applied
  • 2023
    Titel Superconductivity from a melted insulator in Josephson junction arrays.
    DOI 10.1038/s41567-023-02161-w
    Typ Journal Article
    Autor Mukhopadhyay S
    Journal Nature physics
    Seiten 1630-1635
  • 2022
    Titel Superconductivity from a melted insulator
    DOI 10.48550/arxiv.2210.06508
    Typ Preprint
    Autor Mukhopadhyay S

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