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A unified theory of tunneling times promoted by Ramsey clocks

Schach, Patrik ; Giese, Enno (2024)
A unified theory of tunneling times promoted by Ramsey clocks.
In: Science Advances, 2024, 10 (16)
doi: 10.26083/tuprints-00027044
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion

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Kurzbeschreibung (Abstract)

What time does a clock tell after quantum tunneling? Predictions and indirect measurements range from superluminal or instantaneous tunneling to finite durations, depending on the specific experiment and the precise definition of the elapsed time. Proposals and implementations use the atomic motion to define this delay, although the inherent quantum nature of atoms implies a delocalization and is in sharp contrast to classical trajectories. Here, we rely on an operational approach: We prepare atoms in a coherent superposition of internal states and study the time read-off via a Ramsey sequence after the tunneling process without the notion of classical trajectories or velocities. Our operational framework (i) unifies definitions of tunneling delay within one approach, (ii) connects the time to a frequency standard given by a conventional atomic clock that can be boosted by differential light shifts, and (iii) highlights that there exists no superluminal or instantaneous tunneling.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2024
Autor(en): Schach, Patrik ; Giese, Enno
Art des Eintrags: Zweitveröffentlichung
Titel: A unified theory of tunneling times promoted by Ramsey clocks
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 5 August 2024
Ort: Darmstadt
Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: 2024
Ort der Erstveröffentlichung: Washington, DC [u.a.]
Verlag: American Association for the Advancement of Science
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: Science Advances
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 10
(Heft-)Nummer: 16
Kollation: 8 Seiten
DOI: 10.26083/tuprints-00027044
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/27044
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Herkunft: Zweitveröffentlichungsservice
Kurzbeschreibung (Abstract):

What time does a clock tell after quantum tunneling? Predictions and indirect measurements range from superluminal or instantaneous tunneling to finite durations, depending on the specific experiment and the precise definition of the elapsed time. Proposals and implementations use the atomic motion to define this delay, although the inherent quantum nature of atoms implies a delocalization and is in sharp contrast to classical trajectories. Here, we rely on an operational approach: We prepare atoms in a coherent superposition of internal states and study the time read-off via a Ramsey sequence after the tunneling process without the notion of classical trajectories or velocities. Our operational framework (i) unifies definitions of tunneling delay within one approach, (ii) connects the time to a frequency standard given by a conventional atomic clock that can be boosted by differential light shifts, and (iii) highlights that there exists no superluminal or instantaneous tunneling.

Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-270443
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 05 Fachbereich Physik
05 Fachbereich Physik > Institut für Angewandte Physik
05 Fachbereich Physik > Institut für Angewandte Physik > Theoretische Quantenoptik
Hinterlegungsdatum: 05 Aug 2024 09:41
Letzte Änderung: 09 Aug 2024 13:24
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