Preparazione geometrica sperimentale dello stato sulla sfera di Bloch mediante un risonatore meccanico lineare

Abstract degli autori

La rappresentazione sulla sfera di Bloch, nota per i sistemi quantistici a due livelli, può descrivere anche sistemi lineari classici la cui dinamica è effettivamente confinata a due modi. In questo lavoro realizziamo sperimentalmente tale schema in un sistema meccanico lineare a due masse e tre molle, controllando le sovrapposizioni dei suoi automodi simmetrico e antisimmetrico. Il sistema viene eccitato da entrambi gli estremi a una frequenza fissa compresa tra le due risonanze, così che la risposta in regime stazionario rimanga all’interno di una varietà a due modi. Variando indipendentemente l’ampiezza relativa e la fase delle eccitazioni agli estremi, generiamo sovrapposizioni modali regolabili. Mediante misure con un vibrometro laser a scansione e analisi nel dominio della frequenza, estraiamo i coefficienti modali complessi, che vengono poi normalizzati e mappati sulle coordinate della sfera di Bloch. Questa ricostruzione rivela rotazioni planari dello stato al variare della fase e un controllo continuo tra gli autostati mediante la regolazione del rapporto tra le ampiezze. Questi risultati forniscono una validazione sperimentale della ricostruzione dello stato sulla sfera di Bloch e della preparazione geometrica dello stato in regime stazionario su una piattaforma lineare minimale massa-molla, dando vita a un semplice banco di prova classico per esplorare la dinamica delle varietà a due modi.