Un événement non adiabatique dans un système quantique à deux niveaux (ou effectif à deux niveaux) piloté, qui survient lorsque les énergies instantanées des états diabatiques approchent un croisement évité pendant qu'un paramètre externe est balayé en temps ; il décrit le transfert de population entre états diabatiques ou adiabatiques durant le passage.

Principe

Lorsque deux niveaux sont couplés et que leur différence d'énergie varie dans le temps, la compétition entre la force du couplage et la vitesse du balayage au travers du croisement évité fixe la probabilité d'une transition non adiabatique : balayages rapides ou gaps faibles favorisent les transitions.

Démonstration

Un spin-1/2 dans un champ magnétique dont la composante longitudinale est montée linéairement à travers zéro avec un couplage transverse constant réalise une transition Landau–Zener : le spin présente une probabilité calculable de se renverser lors du croisement des énergies de Zeeman.

Mauvaise application

Traiter des croisements multinationnels complexes, des balayages non linéaires ou des systèmes à forte décohérence comme s'ils étaient de simples événements Landau–Zener à deux niveaux sans ajustement conduit à des probabilités de transition quantitativement fausses et peut négliger des interférences.

Conséquence

Identifier un passage comme Landau–Zener permet de prédire les statistiques de résultat d'un balayage unique et de classifier les régimes en adiabatique (faible probabilité de transition) ou diabatique (forte probabilité), éclairant le contrôle et la conception expérimentale.

Inversion

La perspective inverse est le suivi parfaitement adiabatique : si le balayage est suffisamment lent par rapport au gap, le système reste dans l'état propre instantané et aucune transition non adiabatique de type Landau–Zener ne se produit.

Limite

S'applique aux croisements évités isolés à deux états ou aux réductions effectives à deux états avec différence d'énergie variant de façon continue et échelles temporelles plus longues que les relaxations microscopiques, si le couplage et le balayage sont bien caractérisés ; exclut les régimes multinationnels denses, fortement bruités ou dissipatifs sans corrections.

Tension sémantique

Il existe une tension entre l'image locale Landau–Zener et les théorèmes adiabatiques globaux ou les modèles multinationnels de type Demkov–Osherov ; les sens voisins diffèrent selon que le croisement est traité comme isolé et si les passages multiples cohérents sont pris en compte.

Synthèse

La transition Landau–Zener est l'échange non adiabatique concret de population à un croisement évité piloté par un balayage temporel ; elle est gouvernée par l'interaction couplage (gap), vitesse de balayage et cohérence, et doit être étendue ou remplacée en présence de niveaux supplémentaires, de bruit ou de dissipation.