[发明专利]一种弗洛凯调制的反宇称-时间对称电路

说明书

发明了一种弗洛凯调制的反宇称‑时间对称电路，组合了一对有源RLC振荡电路、一个耦合电阻以及三个周期性驱动的开关装置，电路原理如摘要附图所示。电感1、电容2和有源电阻3组成有源RLC振荡电路4，同时耦合电阻5实现两个有源RLC振荡电路之间的耦合，组成了一个反宇称‑时间对称电路装置。在该反宇称‑时间对称电路上，增加三个周期性驱动的开关6实现弗洛凯调制的反宇称‑时间对称电路。本发明不仅给出了弗洛凯调制的反宇称‑时间对称电路的相图和解析模型，而且提出了基于本发明的弗洛凯调制的反宇称‑时间对称量子物理模拟的实现，具有高效率和高灵敏度的优点。

技术领域

本发明涉及一种弗洛凯调制的反宇称-时间对称量子模拟的电路实现方法。其特点是利用简单的有源RLC电路快速实现弗洛凯调制的反宇称-时间对称量子物理的实验模拟和验证。在基础物理研究以及新型量子器件的研究领域具有重要的前景和应用价值。

背景技术

传统量子力学认为，只有厄密的哈密顿量才具有实数的能量本征值，从而保证能量的可观测性和体系几率守恒。但是，随着量子力学研究的不断深入，人们发现了一类具有宇称-时间对称性的哈密顿量，即使不满足厄密性，但在一些特定的参数空间内依然可以具有实数的能量本征值，因此这样的系统具有更加丰富的物理特性。宇称时间对称物理和反宇称时间对称物理都是非厄密量子力学的特例。自从宇称时间对称物理提出以来的近二十年，它迅速的成为了当今研究的前沿和热点。反宇称时间对称物理的研究要比宇称时间对称物理的晚，属于近几年的研究热点。反宇称时间对称物理有两种不同的参数空间相，一种具有纯虚数的能量本征值，为反宇称-时间对称相；另一种能量本征值的实部不为零，为反宇称-时间对称破缺相。对反宇称-时间对称的研究不仅可以促进基础物理研究的发展，还可以借此发展出一些新型的量子器件，有许多工程技术方面的应用。

对宇称-时间、反宇称-时间对称系统的哈密顿量加以周期性调控，可以得到更为丰富的物理，并用来研究李政道量子场模型、基本粒子标准模型的希格斯部分、真空的不稳定性等重要问题。但受制于量子力学的退相干性及量子实验系统的复杂性，要想在量子体系中实现对宇称-时间、反宇称-时间对称状态的调控是非常困难的。而利用一对耦合的RLC振荡电路，就可以很好地实现对宇称-时间、反宇称-时间对称系统的模拟，并且由于实验系统的简单可控，使得RLC耦合电路成为研究弗洛凯调制宇称-时间对称和反宇称-时间对称物理的重要手段。

弗洛凯调制的的宇称-时间对称性物理已经在冷原子、光子等体系中实现，但对于弗洛凯调制的反宇称-时间对称性物理尚未有实验上的模拟和验证。本发明就是要发展一种基于RLC电路实现弗洛凯调制的反宇称-时间对称性量子模拟的方法。

发明内容

本发明发展了一种快速实验模拟和验证弗洛凯调制的反宇称-时间对称量子物理的电路。组合了一对有源RLC振荡电路、一个耦合电阻以及三个周期性驱动的开关装置，电路原理如图1所示，由基尔霍夫定理可得关于电压的二阶微分方程：

式中，ω_1，2≡(L_1，2C)^-1/2，V_1，2(t)＝v_1，2(t)×Exp(-iω₀t)，ω₀≡(ω₁+ω₂)/2，在弱耦合和小失谐条件下α₀＜＜ω_1，2，|ω₁-ω₂|＜＜ω₀，并由慢变包络近似，得到类薛定谔方程：

式中，β＝ω₁-ω₂，等效哈密顿量为：H_APT＝2^-1(βσ_z+iα(t)σ_x)，σ_x和σ_z为泡利矩阵。