(1660) צומת גוזפסון וזרם גוזפסון 2009B

קבל מורכב משני לוחות סופר-מוליכם.
בסופר מוליך נושאי המטען הם "זוגות קופר" אליהם ניתן להתיחס כאל בוזונים בעלי מטען \( e^* = 2e \) .
במצב ניטרלי \( |n{=}0\rangle \) חלק מהזוגות מצויים בלוח השמאלי וחלק בלוח הימני.
המצב הטעון \( |n\rangle \) מתקבל על ידי העברת \( n \) זוגות מהלוח השמאלי אל הלוח הימני.
הבסיס לתאור המערכת הוא אוסף המצבים \( |n\rangle \) עם \( n=\text{integer} \) .
מגדירים אופרטור "הזזה" בצורה \( D|n\rangle = |n+1\rangle \) .

הנח שאמפליטודת המעבר (ליחידת זמן) של זוג מלוח ללוח (באמצעות מינהור) היא \( \Omega \) .
בנוסף הנח שהקיבול של הקבל הוא \( C \) .
בסעיף 4 הנח שמכינים את המערכת במצב \( |n{=}0\rangle \)
והשתמש בתורת הפרעות לאבולוציה-בזמן סדר ראשון.
בסעיפים 5-6 יש להסתייע בתמונה הקלאסית של האבולוציה במרחב הפאזות.
  1. הגדר את המצב העצמי \( |\varphi\rangle \) של \( D \) בעל הערך העצמי \( \exp(-i\varphi) \) .
  2. רשום את ההמילטוניאן של המערכת תוך שימוש באופרטורים הצמודים \( n,\varphi \) .
  3. הגדר את אופרטור הזרם \( I \) כמשתמע מהנוסחא עבור \( d\langle n \rangle / dt \)
  4. מה ההסתברות למצוא את המערכת לאחר זמן קצר במצב \( |n{\ne}0\rangle \)
  5. מה תדירות התנודות הקטנות \( \omega \) של המערכת?
  6. באיזה מצבי \( |n\rangle \) סביר למצוא את המערכת לאחר זמן רב?