Quest for quantum superpositions of a mirror: high and moderately low temperatures

The Born-Markov master equation analysis of the vibrating mirror and photon experiment proposed by Marshall, Simon, Penrose and Bouwmeester is completed by including the important issues of temperature and friction. We find that at the level of cooling available to date, visibility revivals are purely classical, and no quantum effect can be detected by the setup, no matter how strong the photon-mirror coupling is. Checking proposals of universal nonenvironmental decoherence is ruled out by dominating thermal decoherence; a conjectured coordinate-diffusion contribution to decoherence may become observable on reaching moderately low temperatures.Comment: revised; the published versio

Kvantuminformáció, kvantumkorrelációk, kvantumirreverzibilitás elméleti vizsgálata = Quantuminformation, quantumcorrelations, quantum irreversibility - theoretical investigations

Kutatásaink 13 megjelent referált cikket eredményeztek. Válogatott eredményeink, négy egymással összefüggő területről a következők. 1) Kvantum-rendszerek időben folytonos monitorozása, nanoelektronikai töltésdetektálás Elemeztük egy kvantumpötty (kvantum-dot) töltésállapotának monitorozását egy csúcsérzékenységű árammérő folyamatos leolvasásával, tekintettel a kvantum-Zénon-effektusnak a kísérleti megfigyelésére [22]. 2) A kvantumos-klasszikus átmenet mechanizmusai - a gravitáció lehetséges szerepe Numerikusan meghatároztuk a "súrlódásos" Newton-Schrödinger egyenlet szoliton-megoldását [25]. Megvizsgáltuk a gravitációs önkölcsönhatás megjelenésének lehetőségét egy nanomechanikai oszcillátor mérhető rezgési spektrumában [20]. 3) Kvantum opto-mechanikai kísérletek elméleti háttere Rámutattunk a jelenleg több laborban fejlesztés alatt álló nano-tükrös kísérletek korlátaira, egyfelől a vártnál nagyobb (mikro-kelvines) hűtési elvárásra [6], másfelől a lézeres hűtést korlátozó fáziszajra [24]. 4) Kvantuminformáció A Springer kiadónál tankönyvet jelentettünk meg [16]. Bevezettük az ú.n. kvantumkesztyű fogalmát a kiralitás "kvantum-gazdaságos" kódolására [1], ezt a kutatást a Nature és a Magyar Tudomány is szemlézte. | Our research led to publication of 13 refereed papers. A selection of our results in four interrelated area follows. 1) Time-continuous monitoring of quantum systems, charge detection with nanoelectronics We have analysed the monitoring of a quantum dot by continuous reading out an ammeter of cutting edge sensitivity, to consider the experimental test of the quantum Zenon effect [22]. 2) Mechanisms of the quantum-classical transition - possible role of gravity We have numerically determined the solitonic solution of the "frictional" Newton-Schrödinger equation [25]. We have investigated the possibility that the appearence of a gravitational self-interaction can be identified in the measurable vibrational spectrum of a nanomechanical oscillator [20]. 3) Theoretical background of quantum opto-mechanical experiments We have pointed out limitations of experiments with nano-mirrors that are under current development in various laboratories. There is an unexpected strong request of (micro-kelvin) cooling [6], as well as a limitation of laser cooling due to the phase noise [24]. 4) Quantum information Springer published a textbook of ours [16]. We have introduced the notion of the so-called quantum gloves, to the economic quantum encoding the chirality [1]. Both Nature and Magyar Tudomany have reviewed this result

Measurement-induced chaos and quantum state discrimination in an iterated Tavis-Cummings scheme

A cavity quantum electrodynamical scenario is proposed for implementing a Schr¨odinger microscope capable of amplifying differences between nonorthogonal atomic quantum states. The scheme involves an ensemble of identically prepared two-level atoms interacting pairwise with a single mode of the radiation field as described by the Tavis-Cummings model. By repeated measurements of the cavity field and of one atom within each pair a measurement-induced nonlinear quantum transformation of the relevant atomic states can be realized. The intricate dynamical properties of this nonlinear quantum transformation, which exhibits measurement-induced chaos, allow approximate orthogonalization of atomic states by purification after a few iterations of the protocol and thus the application of the scheme for quantum state discrimination