Approximate Quantum Algorithms as a Multiphoton Raman Excitation of a Quasicontinuum Edge
许多量子算法可以被看作是从复杂量子系统的一个明确定义的初始量子态到一个未知的目标量子态的过渡，对应于哈密顿量或过渡算子的某个本征值。通常，这样的目标状态对应于状态带的最小能量。在这种情况下，近似量子计算意味着跃迁不是到单个最小能量状态，而是到一组接近最小能量的状态。我们考虑动力学和这样一个过程的两种可能实现的结果--从单个初始填充的孤立能级到能级带边缘的量子态的布居跃迁。第一种情况处理与时间无关的哈密顿量，而另一个与移动孤立的水平。我们表明，在频带上的人口能量分布的能量宽度主要是由时间-能量不确定原理，虽然分布的具体形状取决于特定的设置。我们考虑的作用，孤立的水平和带水平之间的耦合矩阵元素的统计。我们选择了里德伯原子系综的多光子拉曼吸收作为我们分析的模型，尽管所获得的结果同样可以应用于其他量子计算平台。
2022-07-18 quant-ph
Observation of transient gain without population inversion in a laser-cooled rubidium lambda system
在强驱动的三能级λ系统中，我们首次观察到激光冷却铷原子中弱探针的清晰拉比振荡。当耦合场是非磁性地使用普克尔斯盒打开时，瞬态探测增益没有粒子数反转的情况下，非耦合的光子的存在。我们的结果支持三态计算。
2001-05-17 quant-ph
Gaussian and sinc shaped few-cycle pulse driven ultrafast coherent population transfer in lambda- like atomic systems
我们提出了一种简单的方案来实现有效和快速的相干布居转移（CPT），利用非线性啁啾高斯形状的几个周期的激光脉冲或非啁啾正弦形状的几个周期的激光脉冲。所提出的方案被证明是相当强大的对激光参数的变化，如时间脉冲宽度，啁啾率，载波包络相位和拉比频率。我们发现，与所谓的受激拉曼绝热通过（STIRAP）技术相比，我们的计划完全人口转移与几个周期的高斯形状的激光脉冲需要更少的脉冲面积。
2012-01-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Multiphoton resonance in a three-level system with nearly degenerate excited states
本文研究了由一对近简并、强偶极耦合激发态构成的三能级系统的有效多光子激发和强谐波产生。这样的系统在物理上由三个最低状态形成，例如，氢原子或均匀带电的均质双原子分子离子。作为详细的分析结果，我们发现光子能量为$2{.}05\text{eV}$，脉宽为$0{.}23\text{ps}$，强度为$5\cdot 10^{13}\,\frac{\text{W}}{\text{cm}^2}$的激光脉冲能够通过5光子激发使氢原子的初始布居数发生完全反转。在相同的光子能量下，发现持续时间为$0{.}41\text{ps}$和强度为$3{.}44\cdot 10^{14}\,\frac{\text{W}}{\text{cm}^2}$的脉冲在分子离子中产生相同的效果，但通过9光子激发。我们发现，伴随的光的光的散射具有非常丰富的光谱，与二能级系统的光谱有很大的不同。
2010-07-02 quant-ph
Stimulated Raman Adiabatic Passage via bright state in Lambda medium of unequal oscillator strengths
本文研究了在不同振子强度的λ型原子介质中，考虑传播效应的受激拉曼绝热通过亮态（b-STIRAP）的布居转移过程。用解析和数值计算方法证明了粒子数转移效率对跃迁振子强度比q_p/q_s的敏感性。我们发现q_p>q_s的情况比$q_p \leq q_s$的情况对布居转移过程更不利。在这种情况下，可以增加介质维数，同时允许有效的布居转移。找到了决定传播过程中相互作用绝热性的判据，并证明了表征布居数转移的混合参数是超光传播的。
2013-06-10 quant-ph
Three-laser coherent population trapping in a multi-lambda system: theory, experiment and applications
我们提出了多能级$^{40}$ Ca $^+$型结构上相干布居俘获谱的理论和实验结果，在标准的双激光$Λ$系统中加入第三束光以避免不需要的光泵浦。我们表明，额外的激光可以保持暗共振的性质或引入退相干取决于它的功率。实验进行了使用一个单一的捕获$^{40}$钙$^+$离子在$S_{1/2}-P_{1/2}-D_{3/2}$歧管。从理论上讲，这个问题是解决了一个Floquet类展开的Liouvillian正确预测所有的测量光谱，而不需要全时间积分。作为第一个应用程序的多激光技术，我们表明，获得的更丰富的光谱可以用作一个矢量偏振仪的光束之一，允许一个测量电场在任何空间方向上的离子位置。我们还解释了如何我们的设置可以实现一个温度计与可调的灵敏度和没有激光线宽的依赖。
2022-11-14 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Population transfer in a Lambda system induced by detunings
本文提出了一种利用两个交流光场实现三能级原子两态间相干布居转移的新方案。它是基于受激拉曼绝热通道（STIRAP）的物理学，但它是在简化控制的约束下实现的，即其中一个场不能被关闭。频率啁啾的组合与谐振场一起使用，允许实现近似的相消干涉，尽管不存在确切的暗状态。这种新的啁啾STIRAP协议是为人造原子的应用而量身定制的，其中具有几个基本单元的架构可以强耦合，但打开和关闭这种耦合的可能性通常非常有限。该协议的演示将是在人造原子中实现量子计算和微波量子光子学的一类多级高级控制程序的基准。
2015-05-13 cond-mat.supr-con quant-ph
Two-level system with broken inversion symmetry coupled to a quantum harmonic oscillator
本文研究了量子光学中的广义Jaynes-Cummings模型在对称性反转破缺和超强耦合下的性质。利用广义多光子行波近似，研究了薛定谔方程的定态解。结果表明，该问题归结为两个位移谐振子的共振相互作用。给出了广义Jaynes-Cummings哈密顿量的本征态和本征值的显式表达式。我们用分析和数值方法研究了二能级系统初始粒子数的坍缩和恢复以及在直接多光子共振耦合下的光子分布函数。
2013-06-19 physics.optics quant-ph
Design of a Lambda system for population transfer in superconducting nanocircuits
在超导人造原子中实现Lambda方案，可以实现受激拉曼绝热通道（STIRAP）的探测和微波区的其他量子操纵。然而，一方面保护系统不受退相干影响的对称性产生了可以取消与泵外部驱动器的耦合的选择规则。在基于库珀对盒（CPB）设计的纳米器件类中，解决了由于宽带有色噪声（BBCN）引起的有效耦合与退相干之间的折衷，所述宽带有色噪声（BBCN）通常是退相干的主要来源。我们研究了转移效率的STIRAP，显示出相当大的效率实现非对称偏置仅在电荷相位制度。我们发现了一些结果，唯一由于非Markovianity的BBCN，即：（a）STIRAP的效率基本上取决于噪声信道中的陷获子空间;（b）低频波动可以分析和表示为虚构的相关波动的失谐的外部驱动器;（c）一个简单的品质因数的设计和操作处方，允许观察STIRAP提出。新兴的物理图像也适用于其他类别的相干纳米器件受BBCN。
2013-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Cavity QED Photons for Quantum Information Processing
基于多模多能级Jaynes-Cummings模型和多光子共振理论，在腔中编码双轨量子比特，实现了一组通用的两量子比特和三量子比特门，即iSWAP门和Fredkin门.用这种方法，信息被存储在腔中，非共振原子能级被有效二能级哈密顿量的半经典理论消除。另一个半经典模型，即自旋- $J$模型，已被引入，使一个完整的人口反转水平的利益已经实现和周期性的多级多光子模型已经执行。这两个半经典模型的结合已经被用来处理二能级、三能级、四能级甚至五能级结构。已经研究了退相干过程对iSWAP和Fredkin门的保真度的影响。
2014-07-02 quant-ph
Optically-Induced Highly-Efficient Detection and Separation of Chiral Molecules through Shortcuts to Adiabaticity
提出了一种高效的手性分子光学检测和分离方法。该方法利用一个闭环三态系统，其中人口动态依赖于三个耦合的相位。由于两个相反手征态之间耦合的符号不同以及方案的相位敏感性，布居动力学是手征依赖的。通过使用“绝热性捷径”方法的概念，可以在两种对映体之间实现100%的状态布居转移对比度，这可以在大集合的情况下通过光诱导荧光或通过单分子水平的共振增强多光子电离来探测。
2019-01-31 quant-ph
Optimised control of Stark-shift-chirped rapid-adiabatic-passage in a lambda-type three-level system
能级的非均匀加宽是通过电磁诱导透明（EIT）（受激拉曼绝热通过（STIRAP）的量子版本）在固态介质中实现“慢”或“稳定”光的主要限制因素之一。斯塔克位移啁啾快速绝热通过（SCRAP）已被证明是远不如STIRAP，人口转移技术，它是密切相关的不均匀加宽敏感。我们进一步优化了用于SCRAP的脉冲，使其对三能级系统中的非均匀加宽更不敏感。优化的脉冲比标准高斯脉冲在宽范围的失谐（即，大的不均匀加宽）下以更高的保真度执行。
2009-05-01 quant-ph
Comparison of Electromagnetically Induced Transparency in lambda, cascade and vee three-level systems
本文讨论了λ型、级联型和V型三能级系统的电磁感应透明（EIT），其中每种组态的哈密顿量和Lindblad项都用$SU(3)$表示.在稳态下，求解每种结构的光学布洛赫方程，得到探测场的色散和吸收分布以及它们的群速度。当共振达到EIT条件时，粒子数振荡表明哪些裸态有助于形成暗态。我们的研究表明，λ和级联系统的暗态有效地符合该系统的最低裸态，而对于Vee系统，它是一个最大的叠加态的中间和上部裸态。
2014-12-05 quant-ph
Electro-optic control of atom-light interactions using Rydberg dark-state polaritons
我们证明了一个多光子里德伯暗共振，其中一个λ系统耦合到里德伯态。这种N型能级方案结合了与长寿命基态叠加相关联的慢化和存储光脉冲的能力，以及里德伯态的强相互作用特征。对于~（87）Rb的nd_{5/2}里德堡态（n=26或44），在室温原子系综中，当束流尺寸为1 mm时，我们观察到了小于100 kHz的共振线宽。谐振可在1 V/cm量级的电场下切换。我们表明，即使当光子与不同的波矢参与，共振可以是多普勒自由。讨论了它在电光开关和光子相位门中的应用。
2007-09-10 quant-ph
Optical instabilities in three-level lambda and V system inside double-cavity
我们获得了在低输入光水平下，由竞争合作路径引起的全光耦合系统的光学不稳定性。特别是对于三能级原子系统中的λ和V配置与两个独立的腔模相互作用，我们确定的必要条件相关的非相干路径所需的不稳定性。不稳定性的出现，当涉及到的原子态的跃迁是泄漏的，并有大量的人口，其中的非相干过程的不利影响的合作行为的原子系综。
2013-04-29 nlin.CD physics.optics quant-ph
Light storage via coherent population oscillation in a thermal cesium vapor
本文报道了在室温下铯原子蒸气中通过相干布居振荡（CPO）现象实现光的存储。实验中，探测场的光学信息被存储在铯原子D_2超精细跃迁F = 3 - F' = 2的塞曼子能级所构成的λ三能级系统的两个基态的CPO中。我们直接表明，这种CPO为基础的存储器是非常不敏感的杂散磁场的不均匀性，并提出了一个寿命主要是有限的，只由原子运动。测量光谱的理论模拟也被开发，并在非常好的协议与实验。
2014-09-19 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Avoiding leakage and errors caused by unwanted transitions in Lambda systems
本文针对三能级 Lambda 系统中非预期跃迁导致的门保真度下降问题，提出通过静态失谐修改和脉冲校正调制（推广 DRAG 协议）来抑制非预期耦合，实现快速高保真度量子门操作。
2022-05-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamics of a quantum oscillator coupled with a three-level Lambda-type emitter
研究了与$Λ-$型三能级系统最高态耦合的量子振子的量子动力学。三能级发射极的两个跃迁具有正交的偶极矩，分别用单个或两个电磁场源相干泵浦。我们已经发现了灵活的激光或冷却现象的范围，指的是量子振荡器的自由度。这是由于不对称的衰减率和量子干涉效应导致量子振荡器与之耦合的发射器子系统的相关修饰态之间的布居转移。作为合适的系统，可以考虑与固定在其上的三能级发射器的最高激发态耦合的纳米机械谐振器。或者，如果$Λ-$型系统的上态具有永久偶极子，则其可以与例如可以在太赫兹域中的腔电磁场模式耦合。在后一种情况下，我们证明了一个有效的电磁场源的太赫兹光子。
2019-05-01 quant-ph
Performance of the collective three-level quantum thermal engine
我们调查的微观量子热机组成的V-或λ-型发射器相互作用的集体或独立时，与环境的热库接触的性能。虽然卡诺循环的效率总是高于与这些设置相关的效率，但我们发现，在类似条件下，协作的λ型热机的性能可能大于V型。发射器之间的协同性对于λ型装置起着重要作用，显著提高了其性能，而对于V型热机则不太相关。这是因为工作原子跃迁的布居数反转以及它的非对角元素对于这两个原子系综表现不同。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Temporal Windowing of Trapped States
对三能级原子的囚禁态的定义是一个非常严格的定义，对于非偏振光束的情况，这个定义不再适用。我们引入了一个更一般的定义，即利用随控制场频率旋转的参考系，获得了囚禁布居的时间窗口。这相当于相干布居转移的时间量子化，使得研究被捕获光中的相位相干性成为可能。
2001-12-04 quant-ph
Accelerated quantum control using superadiabatic dynamics in a solid-state lambda system
绝热演化在量子态工程、几何量子计算和量子模拟中有着广泛的应用。尽管绝热过程对实验缺陷具有鲁棒性，但由于其较长的演化时间，绝热过程容易受到退相干的影响。一个被称为“绝热捷径”（STA）的一般策略旨在通过设计快速动态再现缓慢，绝热演化的结果来弥补这种脆弱性。在这里，我们实现了一种新的STA技术，称为“超绝热无跃迁驱动”（SATD），以加快受激拉曼绝热通道（STIRAP）在固态λ（Λ）系统。利用金刚石中氮空位（NV）中心到耗散激发态的光跃迁，我们证明了不同的捷径轨道对布居转移以及相干叠加的初始化和转移的加速性能。我们发现，SATD协议表现出鲁棒性耗散和实验的不确定性，并可以优化时，这些影响。这些结果促使STA作为一个有前途的工具，用于控制开放量子系统，包括单独或混合纳米机械，超导，和光子元件在固态。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interaction of a three-level atom Lambda, V, lader with a two-mode field beyond rotating wave approximation: Intermixed intensity-dependent coupling
考虑到旋波近似（RWA）只适用于弱耦合区，本文的目的是在不考虑RWA的情况下，考虑反旋项（CRT），研究描述不同组态的三能级原子λ、V和阶梯与双模辐射场相互作用的全量子力学方法的哈密顿动力学.一般来说，在哈密顿量的CRT的存在下，防止一个实现解析解。此外，正如我们将在本工作中显示，使用微扰理论，解析可解的哈密顿量可以成功地获得。根据我们的计算，在普通的哈密顿量的CRT的贡献相当于替换的常数失谐与一个特定的强度依赖的失谐在第一阶，和恒定的原子场耦合与一个特定的强度依赖（f变形）耦合在第二阶的相关微扰参数。此外，注意到根据哈密顿量的初始表达式，场的每个模式仅与每种类型的三能级原子的特定对允许的跃迁相互作用，令人惊讶地观察到，通过应用所述方法，所获得的强度依赖耦合函数依赖于场的两个模式f（na，nb）。通过这种方式，可以看出，CRTs被移除，代价是达到一些混合的强度依赖于场的两个模式的原子场耦合函数。这样，得到的最终哈密顿量是解析可解的。最后，通过确定原子场波函数随时间的演化，研究了CRT对系统态的一些非经典性质，包括原子布居数反转和光子统计的影响。
2021-08-13 quant-ph
Dynamically Controlled Resonance Fluorescence from a Doubly Dressed Solid-State Single Emitter
我们报告的第一个实验演示的干扰诱导谱线消除预测朱和斯卡利[物理。76，388（1996）]和Ficek和Rudolph [Phys.Rev.A60，4245（1999）]。我们驱动一个自组装量子点的激子跃迁，以实现一个暴露于双色激光场的二能级系统，并观察到几乎完全消除的共振荧光谱线在驱动激光频率。这是由双修饰激子态之间的耦合跃迁之间的量子干涉引起的，没有布居捕获。我们还证明了多光子交流斯塔克效应与移动的亚谐共振和动态修改的共振荧光光谱使用双敷料。
2014-11-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
