复合脉冲控制阶梯型多态量子系统的转移通道

发布时间：2024-12-06 23:39

　　 提出了利用复合脉冲在阶梯型多态量子系统中操控量子态演化和粒子数相干转移的方法.首先通过MorrisShore变换,借助二能级传播算子描述多态量子系统的演化.然后利用增加脉冲序列数且单个脉冲的相位可控的技术,抑制额外的转移通道,实现高效率高鲁棒性的量子态操控和粒子数转移.最后通过数值模拟研究了额外通道和转移通道的拉比频率比、脉冲面积的变化、单光子失谐偏离零点等因素对转移效率的影响.结果表明:常被用于二能级量子系统的复合脉冲操控方法也可被应用于多态量子系统.通过增加脉冲序列数,可有效减小相关参数的扰动,保持高效率的粒子数转移.多脉冲序列复合脉冲的技术可以解决偏振不纯、激光频率不纯、控制参数扰动等造成的量子态操控效率降低等问题.研究结果对构造量子门、量子模拟等相关研究具有重要意义.

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【部分图文】：

图1 系统结构示意图

其中，Δ=Ω0-Ω是激光频率Ω相对原子跃迁频率Ω0的失谐量，．拉比频率为，表征原子和光场的耦合强度，式中E(t)是激光的电场强度，djk是电偶极矩，2束激光的相位分别为．假设2束激光脉冲有相同的脉冲形状f(t)，用总拉比频率Ω和混合角θ定义2束激光的拉比频率分别为对于阶梯型系统，....

图3 不同脉冲序列下转移概率P随混合角θ的变化

将以上参数依次代入式(7)，通过数值求解得到|1〉态到|2〉态的转移效率(P1→2)以及|1〉态到|3〉态的转移效率(P1→3)与混合角θ的关系如图2所示．当θ=0，在无额外转移通道时，粒子数全部从|1〉态转移到|2〉态．当θ偏离零点并逐渐增大时，干扰光的作用逐渐增强，额外的转移....

图4 不同脉冲序列下转移概率随拉比频率比的变化

进一步计算转移效率P1→2和P1→3与拉比频率比值Ω23/Ω12的关系(图4)．在单脉冲条件下，只要干扰光的拉比频率大于0,P1→2即可快速降低．在三脉冲条件下，当干扰光的拉比频率大于耦合光拉比频率的40%时，P1→3才开始从1下降．而对于五脉冲，干扰光的拉比频率一直增加到耦合光....

图5 不同脉冲面积下转移概率随混合角的变化

其他参数不变，只改变脉冲面积，得到转移效率P1→2与混合角θ的关系(图5)．当脉冲面积偏离π时，单脉冲的P1→2即使在混合角θ为0(即没有额外耦合)时，都会明显降低．而采用三脉冲序列的复合脉冲时，当脉冲面积减为原来的一半(即π/2)、混合角θ<0.1时，P1→2始终保持在90%以....

本文编号：4014440