隨著冷原子及其在精密測(cè)量、量子傳感、原子干涉、量子模擬等領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷發(fā)展,快速且高保真的量子態(tài)操控及其應(yīng)用已成為當(dāng)前物理學(xué)中的研究熱點(diǎn)。眾所周知,量子絕熱過(guò)程,即演化足夠緩慢從而體系的波函數(shù)（含時(shí)哈密頓量的薛定諤方程的解）將沿著其瞬時(shí)本征態(tài)演化,是量子態(tài)制備及操控的主要方法,在當(dāng)前原子冷卻、離子轉(zhuǎn)移、絕熱量子計(jì)算等方向發(fā)揮著極其重要的作用。然而,由于其過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng),易受退相干、噪聲、微擾等因素的影響,導(dǎo)致量子計(jì)算或者操控的精度降低,甚至是重復(fù)實(shí)驗(yàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。為此,人們旨在加快量子絕熱慢過(guò)程、實(shí)現(xiàn)量子態(tài)的精準(zhǔn)操控或制備,并于近年來(lái)提出“量子絕熱捷徑技術(shù)”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(shù)及其優(yōu)化方法,實(shí)現(xiàn)內(nèi)態(tài)及冷原子的快速、精準(zhǔn)的量子操控,取得的成果如下:一、由經(jīng)典力學(xué)的運(yùn)動(dòng)方程出發(fā),通過(guò)簡(jiǎn)單的方法設(shè)計(jì)非簡(jiǎn)諧勢(shì)阱中原子質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)路徑,從而直接反設(shè)計(jì)出勢(shì)阱的快速轉(zhuǎn)移路徑以及針對(duì)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(jié)合含時(shí)微擾理論及最優(yōu)化控制理論,反設(shè)計(jì)出非簡(jiǎn)諧能量最小化的冷原子快速轉(zhuǎn)移軌跡。三、基于二能級(jí)體系的反設(shè)計(jì)方法,研究單個(gè)自旋、相互獨(dú)立的不同... 

【文章來(lái)源】：上海大學(xué)上海市 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：160 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖２．１：?ｆ?＝?０時(shí)刻簡(jiǎn)諧囚禁勢(shì)（藍(lán)色虛線），？?＝?０．々／為例時(shí)補(bǔ)償力（紫色點(diǎn)劃??線）作用下的修正簡(jiǎn)諧勢(shì)阱（紅色實(shí)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(wú)數(shù)種，這也正是反設(shè)計(jì)的優(yōu)??勢(shì)，我們可以通過(guò)選取合適的試探解從而進(jìn)行優(yōu)化轉(zhuǎn)移方案，例如減小中間過(guò)??程中的瞬時(shí)激發(fā)、降低非簡(jiǎn)諧系統(tǒng)中的末態(tài)激發(fā)等。本論文將分別針對(duì)冷原子??轉(zhuǎn)移、冷卻及內(nèi)態(tài)操控中反設(shè)計(jì)的優(yōu)化做具體研宄并與最優(yōu)化控制結(jié)果做對(duì)??比，接下來(lái)我們將首先針對(duì)簡(jiǎn)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(shè)計(jì)方法，這種方法的設(shè)計(jì)思路并非針對(duì)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(jié)果：時(shí)間最優(yōu)化（Ｂａｎｇ－??Ｂａｎ）（色）（５＝?０．Ｗ


本文編號(hào)：3028695