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Predictability in a hydrodynamic pilot-wave system: Resolution of walker tunneling.
Physical Review E ( IF 2.2 ) Pub Date : 2020-07-09 , DOI: 10.1103/physreve.102.013104 Loïc Tadrist 1 , Tristan Gilet 1 , Peter Schlagheck 2 , John W M Bush 3
Physical Review E ( IF 2.2 ) Pub Date : 2020-07-09 , DOI: 10.1103/physreve.102.013104 Loïc Tadrist 1 , Tristan Gilet 1 , Peter Schlagheck 2 , John W M Bush 3
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A walker is a macroscopic coupling of a droplet and a capillary wave field that exhibits several quantumlike properties. In 2009, Eddi et al. [Phys. Rev. Lett. 102, 240401 (2009)] showed that walkers may cross a submerged barrier in an unpredictable manner and named this behavior “unpredictable walker tunneling.” In quantum mechanics, tunneling is one of the simplest arrangements where similar unpredictability occurs. In this paper, we investigate how unpredictability can be unveiled for walkers through an experimental study of walker tunneling with precision. We refine both time and position measurements to take into account the fast bouncing dynamics of the system. Tunneling is shown to be unpredictable until a distance of 2.6 mm from the barrier center, where we observe the separation of reflected and transmitted trajectories in the position-velocity phase-space. The unpredictability is unlikely to be attributable to either uncertainty in the initial conditions or to the noise in the experiment. It is more likely due to changes in the drop's vertical dynamics arising when it interacts with the barrier. We compare this macroscopic system to a tunneling quantum particle that is subjected to repeated measurements of its position and momentum. We show that, despite the different theoretical treatments of these two disparate systems, similar patterns emerge in the position-velocity phase space.
中文翻译：
流体动力导波系统的可预测性：步行隧道的分辨率。
沃克是液滴和毛细波场的宏观耦合，呈现出几种量子性质。2009年，Eddi等人。[物理 牧师 102，240401（2009）]显示，步行者可能会以无法预测的方式越过水下障碍物，并将这种行为称为“不可预测的步行者隧道”。在量子力学中，隧穿是发生类似不可预测性的最简单的安排之一。在本文中，我们通过对步行者隧道进行精确的实验研究，研究如何为步行者揭示不可预测性。我们优化时间和位置测量，以考虑系统的快速弹跳动力学。直到距离障碍中心2.6 mm为止，隧道都是不可预测的，在那里我们观察到了位置-速度相空间中反射和透射轨迹的分离。不可预测性不大可能归因于初始条件的不确定性或实验中的噪声。它更可能是由于水滴与障碍物相互作用时所产生的垂直动态变化所致。我们将此宏观系统与经过反复测量其位置和动量的隧穿量子粒子进行比较。我们表明，尽管对这两个不同的系统进行了不同的理论处理，但在位置-速度相空间中却出现了相似的模式。
更新日期：2020-07-09
中文翻译：
流体动力导波系统的可预测性：步行隧道的分辨率。
沃克是液滴和毛细波场的宏观耦合，呈现出几种量子性质。2009年，Eddi等人。[物理 牧师 102，240401（2009）]显示，步行者可能会以无法预测的方式越过水下障碍物，并将这种行为称为“不可预测的步行者隧道”。在量子力学中，隧穿是发生类似不可预测性的最简单的安排之一。在本文中，我们通过对步行者隧道进行精确的实验研究，研究如何为步行者揭示不可预测性。我们优化时间和位置测量，以考虑系统的快速弹跳动力学。直到距离障碍中心2.6 mm为止，隧道都是不可预测的，在那里我们观察到了位置-速度相空间中反射和透射轨迹的分离。不可预测性不大可能归因于初始条件的不确定性或实验中的噪声。它更可能是由于水滴与障碍物相互作用时所产生的垂直动态变化所致。我们将此宏观系统与经过反复测量其位置和动量的隧穿量子粒子进行比较。我们表明，尽管对这两个不同的系统进行了不同的理论处理，但在位置-速度相空间中却出现了相似的模式。
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