隨著冷原子及其在精密測量、量子傳感、原子干涉、量子模擬等領域中的應用不斷發(fā)展,快速且高保真的量子態(tài)操控及其應用已成為當前物理學中的研究熱點。眾所周知,量子絕熱過程,即演化足夠緩慢從而體系的波函數(shù)（含時哈密頓量的薛定諤方程的解）將沿著其瞬時本征態(tài)演化,是量子態(tài)制備及操控的主要方法,在當前原子冷卻、離子轉(zhuǎn)移、絕熱量子計算等方向發(fā)揮著極其重要的作用。然而,由于其過程耗時長,易受退相干、噪聲、微擾等因素的影響,導致量子計算或者操控的精度降低,甚至是重復實驗無法實現(xiàn)。為此,人們旨在加快量子絕熱慢過程、實現(xiàn)量子態(tài)的精準操控或制備,并于近年來提出“量子絕熱捷徑技術”的概念。本博士論文旨在基于冷原子體系,研究量子絕熱捷徑技術及其優(yōu)化方法,實現(xiàn)內(nèi)態(tài)及冷原子的快速、精準的量子操控,取得的成果如下:一、由經(jīng)典力學的運動方程出發(fā),通過簡單的方法設計非簡諧勢阱中原子質(zhì)心的運動路徑,從而直接反設計出勢阱的快速轉(zhuǎn)移路徑以及針對剩余能量和魯棒性優(yōu)化的方案。二、由量子不變量出發(fā),并結合含時微擾理論及最優(yōu)化控制理論,反設計出非簡諧能量最小化的冷原子快速轉(zhuǎn)移軌跡。三、基于二能級體系的反設計方法,研究單個自旋、相互獨立的不同... 

【文章來源】：上海大學上海市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：160 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２．１：?ｆ?＝?０時刻簡諧囚禁勢（藍色虛線），？?＝?０．々／為例時補償力（紫色點劃??線）作用下的修正簡諧勢阱（紅色實線）

?（２．５）??ｃ〇ｏｚ??并在圖２．２中展示。??值得注意的是，滿足邊界條件的試探解有無數(shù)種，這也正是反設計的優(yōu)??勢，我們可以通過選取合適的試探解從而進行優(yōu)化轉(zhuǎn)移方案，例如減小中間過??程中的瞬時激發(fā)、降低非簡諧系統(tǒng)中的末態(tài)激發(fā)等。本論文將分別針對冷原子??轉(zhuǎn)移、冷卻及內(nèi)態(tài)操控中反設計的優(yōu)化做具體研宄并與最優(yōu)化控制結果做對??比，接下來我們將首先針對簡諧系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移路徑做優(yōu)化分析。??２．２．３最優(yōu)化控制??在上一小節(jié)中我們介紹了反設計方法，這種方法的設計思路并非針對任何??１８??

圖２．３：最優(yōu)化控制的控制方程沖）Ａ／在不同限制下的結果：時間最優(yōu)化（Ｂａｎｇ－??Ｂａｎ）（色）（５＝?０．Ｗ


本文編號：3028695