提出了利用復合脈沖在階梯型多態(tài)量子系統(tǒng)中操控量子態(tài)演化和粒子數(shù)相干轉移的方法.首先通過MorrisShore變換,借助二能級傳播算子描述多態(tài)量子系統(tǒng)的演化.然后利用增加脈沖序列數(shù)且單個脈沖的相位可控的技術,抑制額外的轉移通道,實現(xiàn)高效率高魯棒性的量子態(tài)操控和粒子數(shù)轉移.最后通過數(shù)值模擬研究了額外通道和轉移通道的拉比頻率比、脈沖面積的變化、單光子失諧偏離零點等因素對轉移效率的影響.結果表明:常被用于二能級量子系統(tǒng)的復合脈沖操控方法也可被應用于多態(tài)量子系統(tǒng).通過增加脈沖序列數(shù),可有效減小相關參數(shù)的擾動,保持高效率的粒子數(shù)轉移.多脈沖序列復合脈沖的技術可以解決偏振不純、激光頻率不純、控制參數(shù)擾動等造成的量子態(tài)操控效率降低等問題.研究結果對構造量子門、量子模擬等相關研究具有重要意義.

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【部分圖文】：

圖1 系統(tǒng)結構示意圖

其中，Δ=Ω0-Ω是激光頻率Ω相對原子躍遷頻率Ω0的失諧量，．拉比頻率為，表征原子和光場的耦合強度，式中E(t)是激光的電場強度，djk是電偶極矩，2束激光的相位分別為．假設2束激光脈沖有相同的脈沖形狀f(t)，用總拉比頻率Ω和混合角θ定義2束激光的拉比頻率分別為對于階梯型系統(tǒng)，....

圖3 不同脈沖序列下轉移概率P隨混合角θ的變化

將以上參數(shù)依次代入式(7)，通過數(shù)值求解得到|1〉態(tài)到|2〉態(tài)的轉移效率(P1→2)以及|1〉態(tài)到|3〉態(tài)的轉移效率(P1→3)與混合角θ的關系如圖2所示．當θ=0，在無額外轉移通道時，粒子數(shù)全部從|1〉態(tài)轉移到|2〉態(tài)．當θ偏離零點并逐漸增大時，干擾光的作用逐漸增強，額外的轉移....

圖4 不同脈沖序列下轉移概率隨拉比頻率比的變化

進一步計算轉移效率P1→2和P1→3與拉比頻率比值Ω23/Ω12的關系(圖4)．在單脈沖條件下，只要干擾光的拉比頻率大于0,P1→2即可快速降低．在三脈沖條件下，當干擾光的拉比頻率大于耦合光拉比頻率的40%時，P1→3才開始從1下降．而對于五脈沖，干擾光的拉比頻率一直增加到耦合光....

圖5 不同脈沖面積下轉移概率隨混合角的變化

其他參數(shù)不變，只改變脈沖面積，得到轉移效率P1→2與混合角θ的關系(圖5)．當脈沖面積偏離π時，單脈沖的P1→2即使在混合角θ為0(即沒有額外耦合)時，都會明顯降低．而采用三脈沖序列的復合脈沖時，當脈沖面積減為原來的一半(即π/2)、混合角θ<0.1時，P1→2始終保持在90%以....

本文編號：4014440