Rapid adiabatic passage with two coupled pendula
Passage adiabatique rapide avec deux pendules couplés
Résumé
We propose a classical analogy to illustrate the up ↔ down flip of a one-half spin submitted to a static and a rotating magnetic field, in the standard magnetic resonance configuration. Surprising though it may seem, it is possible to design a rather simple device-namely a set of two coupled pendula-to simulate and visualize the Larmor and Rabi precessions of the latter spin. In this analogy, the static field is associated with the angular frequency detuning between both eigenmodes of the two-degree-of-freedom harmonic oscillator constituted by the two pendula, whereas the rotating field is simulated by means of a parametric modulation of the length of one of the pendula. Under the circumstances, the up or down spin states are represented by either eigenmodes, and consequently the spin-flip is put in concrete form by the coupled pendula being driven from one eigenmode to the other. In the present paper, we experimentally demonstrate the possibility of triggering such a flip using a mechanical analogy of the so-called rapid adiabatic passage technique.
Nous proposons une analogie classique pour illustrer le retournement vers haut ↔ bas d'un spin 1/2 soumis à un champ magnétique statique et à un champ magnétique tournant, dans la configuration standard de la résonance magnétique. Aussi surprenant que cela puisse paraître, il est possible de concevoir un dispositif assez simple - à savoir un ensemble de deux pendules couplés - pour simuler et visualiser les précessions de Larmor et de Rabi de ce spin. Dans cette analogie, le champ statique est associé au désaccord de pulsation entre les deux modes propres de l'oscillateur harmonique à deux degrés de liberté constitué par le dipendule, tandis que le champ tournant est simulé au moyen d'une modulation paramétrique de la longueur d'un des pendules. Dans ces conditions, les états de spin haut ou bas sont représentés par l'un ou l'autre des modes propres et, par conséquent, le retournement de spin est concrétisé par le passage du dipendule d'un mode propre à l'autre. Dans le présent article, nous démontrons expérimentalement la possibilité de déclencher un tel retournement en utilisant une analogie mécanique de la technique dite de passage adiabatique rapide.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
|---|