Random Pulse Sequences for Qubit Noise Spectroscopy
本文提出一种基于随机脉冲序列的量子比特噪声谱学方法，利用相位恢复算法设计序列并直接测量噪声谱线性泛函，结合压缩感知重建稀疏谱，在自组装量子点上实现比传统动力学解耦快一个数量级的谱提取。
2025-04-28 quant-ph
Non-Perturbative Quantum Dynamical Decoupling
电流动态控制是一种基于开关控制机制的微扰控制理论。本文提出了一种基于精确随机薛定谔方程的非微扰动力学控制方法。我们报告我们的研究结果的脉冲参数区域中，可以行使有效的动态控制。有效控制区的出现反映了我们方法的非微扰特征。非微扰方法提供了可能的新的实现时，几个不同的参数区域可用。
2013-09-02 quant-ph
Fundamental limits of pulsed quantum light spectroscopy: Dipole moment estimation
本文建立脉冲量子光光谱的参数估计精度极限，分析单光子吸收与自发辐射的信息权衡，并证明纠缠双光子态相较可分态无根本优势。
2023-04-05 quant-ph
PULSUS: Direct Frequency-Domain Multidimensional Spectroscopy Beyond the Impulsive Rotating-Wave Approximation
University of Houston（休斯顿大学）；Université de Montréal（蒙特利尔大学）
PULSUS是超越脉冲旋转波近似的直接频域多维光谱学框架，通过Liouvillian预解式等实现计算，经基准验证，可分离近似误差，揭示脉冲-RWA误差非单调特性，为光谱解释提供工具。
2026-10-15 quant-ph
Single-shot high-resolution spectroscopy of single-photon-level optical pulses using a virtually imaged phased-array and single-photon avalanche diode array
本文提出并实验验证了一种结合VIPA频率到空间模式映射与SPAD阵列空间模式检测的单次高分辨率单光子光谱系统，其120 MHz频率模式间隔与掺Pr$^{3+}$离子的Y$_2$SiO$_5$原子频率梳量子存储器相匹配，有望最大化频率复用量子中继器的多路复用能力。
2025-06-23 quant-ph
Defying Conventional Wisdom in Spectroscopy: Power Narrowing on IBM Quantum
本研究在IBM量子处理器上实验验证了洛伦兹幂次脉冲形状可产生功率窄化，使线宽随脉冲振幅增加而减少超10倍，并揭示了截断引起的展宽效应。
2024-01-17 quant-ph
Assessing Spatiotemporally Correlated Noise in Superconducting Qubits via Pulse-Based Quantum Noise Spectroscopy
Johns Hopkins Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）
本文提出一种非参数量子噪声谱学协议，用于表征超导量子器件中时空相关退相干噪声和量子串扰的频谱和静态误差。
2026-03-19 quant-ph
Quantum control via chirped coherent anti-Stokes Raman spectroscopy
提出了一种适用于相干反斯托克斯拉曼散射光谱的啁啾脉冲量子控制方案（C-CARS），旨在最大化分子中的振动相干性。这意味着在CARS的四波混频过程中，泵浦光、斯托克斯光和探测光这三个入射脉冲都有啁啾，以满足绝热通过的条件。该方案是在旋波近似和绝热消去激发态流形的框架下导出的，将四能级系统简化为"超有效“二能级系统。该方法的鲁棒性、光谱选择性和绝热性质有助于改进现有CARS光谱传感、成像和探测方法。我们还表明，振动自由度的激发的选择性可以通过仔细选择的光谱啁啾率的脉冲控制。
2022-12-16 quant-ph
Quantum Sensing of Weak Radio-Frequency Signals by Pulsed Mollow Absorption Spectroscopy
量子传感器，对外场敏感的量子比特，已经成为各种小的声学和电磁场的强大探测器。他们成功的一个主要关键是动态解耦协议，提高了对弱振荡（AC）信号的灵敏度。目前，这些方法仅限于低于几MHz的信号频率。在这里，我们利用量子光学效应，莫洛三重态分裂的强烈驱动的两级系统，以克服这一限制。我们微观上理解这种效应作为一个脉冲动态解耦协议，并发现它使敏感的检测领域接近的驱动过渡。采用氮空位中心，我们检测GHz微波场的信号强度（拉比频率）低于当前的检测限，这是由中心的光谱线宽1/T2*。将检测灵敏度推到低得多的1/T2极限，该方案可以实现各种应用，最突出的是与单个声子和微波光子的相干耦合。
2017-02-27 quant-ph
Non-Perturbative Geometric Framework for Single-Qubit Gates under Always-On Couplings
International Quantum Academy, Shenzhen（国际量子学院）；Southern University of Science and Technology, Shenzhen（南方科技大学）；Shenzhen Branch, Hefei National Laboratory, Shenzhen（合肥国家实验室深圳分部）
针对始终开启耦合的量子比特阵列，提出基于SU(2)几何结构的非微扰分析框架，通过闭环轨迹和净零包围面积条件抑制串扰，实现高保真单量子比特门。
2026-06-03 quant-ph
Two-Dimensional Stimulated Resonance Raman Spectroscopy of Molecules with Broadband X-ray Pulses
推导了用阿秒X射线脉冲获得的二维受激X射线拉曼光谱（2D-SXRS）信号的表达式。计算了反式-N-甲基乙酰胺（NMA）的1D和2D-SXRS信号，其宽带宽（FWHM ~14.2eV，181 as）脉冲调谐到氧和氮的K边缘。在2D信号中的串扰揭示了在芯空穴的存在下价轨道和弛豫轨道之间的电子Franck-Condon重叠。
2012-04-26 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Long Lived Electronic Coherences in Molecular Wave Packets Probed with Pulse Shape Spectroscopy
利用整形超快激光脉冲激发并探测分子中的纠缠核-电子波包，发现特定条件下电子相位在振动运动中仍保持稳定，并通过电子结构计算验证了实验结果。
2023-11-17 physics.chem-ph quant-ph
Design and application of robust rf pulses for toroid cavity NMR spectroscopy
我们提出了强大的射频（rf）脉冲，容忍的因素，在B1场的不均匀性，显着提高了潜在的环形腔谐振器的NMR光谱应用。基于最优控制理论，采用梯度上升脉冲工程（GRAPE）算法对点到点（PP）和酉旋转（UR）脉冲进行了激励、反演和重聚焦优化。此外，应用于绝热BIR-4 UR脉冲方案的优化参数化（OP）算法实现了超短（50微秒）脉冲，与标准实现相比具有可接受的性能。OP还发现了一类新的非绝热脉冲形状，在BIR-4框架内具有改进的性能。然而，没有一个OP-BIR 4脉冲与更普遍优化的UR脉冲竞争。新脉冲的优点在模拟和实验中得到了证明。特别是，这里提出的DQF COSY结果代表了使用环形探针的2D NMR光谱的第一个实施。
2010-11-29 physics.chem-ph quant-ph
Two-tone spectroscopy for the detection of two-level systems in superconducting qubits
提出一种仅需微波驱动和色散读出的双音谱学新方法，可检测固定频率超导量子比特中的二能级系统并估算其参数。
2024-04-22 quant-ph
Two-Pulse Atomic Coherent Control (2PACC) Spectroscopy of Eley-Rideal Reactions. An Application of an Atom Laser
提出了原子激光的光谱应用。被称为2PACC的光谱学利用来自双脉冲原子激光的物质波的相干性质。这些波用于控制气体表面化学复合反应。该方法被证明为氢或碱原子激光脉冲的Eley-Rideal反应，其中表面目标是吸附的氢原子。反应产生氢或碱金属氢化物分子。解吸附的气相分子产率和它的内部状态被证明是由两个原子激光脉冲之间的时间和相位延迟控制。计算是基于非绝热框架下求解含时薛定谔方程。作为预测的2PACC信号的解吸概率已经被计算为脉冲参数的函数。
2003-01-24 physics.chem-ph quant-ph
Interference spectroscopy with coherent anti-Stokes Raman scattering of noisy broadband pulses
我们提出了一种新的技术比较两个拉曼活性样品。该方法利用了具有噪声光谱的宽带激光脉冲的相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）产生的信号的光学干涉。它不需要光谱分辨检测，也不需要有关样品拉曼光谱或入射光光谱的先验知识。我们从理论上研究了所提出的方法，并在甲苯和邻二甲苯样品上进行了原理验证实验。
2011-04-06 physics.optics quant-ph
Two-photon pulse scattering spectroscopy for arrays of two-level atoms, coupled to the waveguide
本文从理论上研究了双光子脉冲在空间分离的二能级原子阵列与波导耦合系统中的散射。得到了散射脉冲的一般解析表达式。分析了该阵列的各种单本征态和双本征态的贡献。我们还计算了入射光子存储在阵列中的时间与其周期和原子数的依赖关系。最大的存储时间对应于具有反布拉格周期的结构，反布拉格周期等于原子共振频率$λ/4$处的光波长的四分之一。
2023-02-27 physics.optics quant-ph
Optimized pulses for the perturbative decoupling of spin and decoherence bath
在核磁共振的框架下，我们考虑了通过持续时间为$τ_\mathrm{p}$的复合或连续脉冲耦合到浴的自旋的相干控制的一般问题。我们明确地表明，它是可能的设计脉冲，以实现从浴到$τ_\mathrm{p}$的第三阶的自旋去耦。在脉冲和浴时间校正项的作用下，系统的演化被分离为自旋的演化。我们推导出一般的时间依赖的旋转轴和自旋和环境之间的一般耦合的校正项。通过适当的脉冲设计，可以使由此产生的校正消失。对于$π$和$π/2$脉冲，我们明确地证明，即使浴是完全量子力学的，也存在消除一阶和二阶校正的脉冲，即，它显示了内部动态。这样的脉冲对于量子信息处理也将是有用的。
2009-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
The Fantastic Four: A plug 'n' play set of optimal control pulses for enhancing nmr spectroscopy
我们提出了高度鲁棒的，基于最佳控制的整形脉冲，旨在取代给定脉冲序列中的所有90°和180°硬脉冲，以提高性能。特别注意确保脉冲可以简单地以一对一的方式取代原始硬脉冲，而不对现有序列进行任何额外的修改。因此，每个核的四个脉冲的集合由相同持续时间的90°和180°点对点（PP）和万向旋转（UR）脉冲组成。这些1 ms脉冲在20 kHz（1H）和35 kHz（13 C）的谐振偏移上提供均匀的性能，并容许（+/-）15%（1H）和（+/-）10%（13 C）的相当大的射频（RF）不均匀性/误校准，使它们特别适合于小到中等大小分子的NMR（对于其，脉冲期间的弛豫效应可忽略不计）在600 MHz的可获得的和广泛使用的谱仪场强度下进行。传统的硬脉冲序列的实验性能被证明是大大提高，通过将新的脉冲，每组被称为神奇四侠（Fanta 4）。
2012-09-01 physics.chem-ph quant-ph
Concatenated Composite Pulses Applied to Liquid-State Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
在核磁共振（NMR）中广泛应用的复合脉冲的基础上，发展了一种具有高精度的量子信息处理（QIP）幺正运算，即连续复合脉冲（CCCPs）。CCCP同时补偿两种类型的系统误差，这对于NMR中的已知复合脉冲是不可能的。我们的实验表明，CCCP不仅在QIP中，而且在NMR中是强大的和通用的工具。
2020-01-09 cond-mat.other physics.chem-ph physics.ins-det
Short Bragg pulse spectroscopy for a paraxial fluids of light
我们实现布拉格光谱在傍轴流体的光。利用空间光调制器通过波前整形将短布拉格脉冲的模拟物印在光子流体上。我们测量的色散关系和证据的抛物线单粒子制度，以及线性声子制度，即使是非常弱的相互作用的光子和低声速。最后，我们报告的静态结构因子，$S(k)$的测量，我们证明了存在的对相关的激发，间接揭示了在傍轴流体的光的量子耗尽。
2020-11-25 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Performing quantum entangled biphoton spectroscopy using classical light pulses
本文证明一类使用纠缠双光子探针的量子光光谱学实验可由经典类相干态光等价替代，并通过数值模拟验证，为设计真正具有量子优势的QLS实验提供指导。
2023-06-26 physics.chem-ph quant-ph
Time-dependent coupled cluster theory for ultrafast transient absorption spectroscopy
我们提出了一个自旋适应的含时耦合团簇单、双模型，用于描述分子对超短激光脉冲序列的响应。该实现被用来计算电子响应的价激发泵浦脉冲，和随后的核心激发探测脉冲。我们评估的准确性，用于解决动态耦合集群方程的集成程序，以找到一个计算成本和准确性之间的妥协。计算了探测脉冲相对于泵浦脉冲的不同延迟时氟化锂的瞬态吸收谱。我们观察到，瞬态探测吸收振荡的泵浦-探测延迟，这种效果是由于在泵浦诱导叠加的状态的干扰。
2020-05-26 physics.chem-ph quant-ph
Magnetic pulses enable multidimensional optical spectroscopy of dark states
低偶极矩量子态的研究和操作一直是具有挑战性的，由于他们无法通过传统的光谱技术。在这种状态下控制自旋需要不可行的强磁场来克服典型的退相干速率。然而，太赫兹技术的出现及其在磁脉冲中的应用开辟了一个新的场景。在这篇文章中，我们专注于一个电子-空穴对模型，以证明它是可能的，以控制自旋的进动和修改的过渡率到不同的自旋状态。增强从亮态到具有不同自旋的暗态的跃迁意味着后者可以通过普通光谱学来揭示。我们提出了一个修改的标准的二维光谱方案，其中一个三脉冲序列被封装在一个磁脉冲。它的作用是驱动明亮和黑暗的自旋状态之间的转换，使后者易于光谱研究。
2020-10-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph quant-ph
Infrared single-cycle pulse induced high-energy plateaus in high-order harmonic spectroscopy
受新近出现的产生光谱范围为5 - 14 $μm$的红外（IR）单周期脉冲的实验[例如\textit{Z. Nie et al. Nat. Photon. \textbf{12}, 489 (2018)}]的启发，我们从理论上研究了它们在控制强近红外（NIR）多周期脉冲（$λ$ = 1.27 $μm$）诱导的高次谐波产生（HHG）过程中的作用。通过对含时薛定谔方程的数值模拟，证明了氢原子原型的这种情况。特别是，我们表明，组合脉冲允许一个产生偶次谐波，最重要的是产生高能量的高原和谐波截止扩展了3倍的情况下与单独的近红外脉冲。出现的高能量平台被理解为在NIR场中行进时从单循环场到电离电子的巨大动量转移的结果，从而导致高动量电子电离。我们还确定了红外单周期场的作用，通过红外场诱导的电子位移效应控制发射电子的方向性。我们进一步表明，出现的高原可以通过改变两个脉冲之间的相对载波包络相位以及它们的波长来控制。因此，我们的研究结果开辟了新的视角，时间分辨电子衍射使用红外单周期场辅助高谐波光谱。
2020-11-27 physics.atom-ph quant-ph
Accessing electronic correlations by half-cycle pulses and time-resolved spectroscopy
应用于有效单电子系统的超短非共振电磁脉冲可以作为位置或动量平移算子对电子状态进行操作。正如这里导出的，扩展到多体相关系统暴露了质的新方面。例如，对于电场强度的最低阶，脉冲的作用可以用两体约化密度矩阵表示，从而能够探测电子相关性的各个方面。作为一个实验实现，我们提出了一个泵探测方案，其中一个弱的，迅速的“踢”的非共振脉冲的生存概率保持在初始状态进行测量。我们将这个概率与二体约化密度矩阵相关联。由于电子关联的强度是键长敏感的，测量存活概率可以允许直接洞察在基态的键依赖的两体关联。作为一个例子，提供了两个分子系统的完整的数值计算和不同的措施的电子关联进行了分析。
2015-04-21 physics.chem-ph quant-ph
Nonlinear coherence effects in transient-absorption ion spectroscopy with stochastic extreme-ultraviolet free-electron laser pulses
我们展示了时间分辨的多电荷离子的非线性极紫外吸收光谱，在这里应用到双电荷氖离子，驱动的锁相序列的两个强自由电子激光脉冲。本文研究了双电荷Ne离子$^{2+}$的自旋-轨道多重态$^3$ P $_{0,1,2}$和$^3$ D $_{1,2,3}$之间的2 $p$ -3 $d$束缚-束缚跃迁共振线的吸收特征，并在$(2.4\pm0.3)\,\text{fs}$的延迟范围内随时间变化.此外，我们观察到10 meV尺度的光谱位移的这些共振由于AC斯塔克效应。我们使用一个含时量子模型来解释观察到的增强耦合的离子量子态与部分相干的自由电子激光辐射时，锁相泵浦和探测脉冲精确地在时间上重叠。
2019-07-16 physics.atom-ph quant-ph
Progress and perspectives on composite laser-pulses spectroscopy for high-accuracy optical clocks
探测原子共振而不干扰它是物理学中普遍存在的问题。这个问题在高精度光谱学或下一代原子光学钟中至关重要。超高分辨率频率计量需要复杂的询问方案和稳健的协议来处理脉冲长度误差和残余频率失谐偏移。本文综述了受核磁共振技术和量子信息处理的启发，利用脉冲宽度、频率和相位定制的复合激光脉冲序列的最新进展和前景。在简短介绍了拉比技术和核磁共振复合脉冲，允许有效的补偿电磁场扰动，实现强大的人口转移，复合激光脉冲内拉姆齐的方法分离振荡场，以产生非线性补偿探头引起的频率偏移。综述了激光脉冲方案，如超拉姆齐（HR），改进的超拉姆齐（MHR），广义超拉姆齐（GHR）和混合方案。这些技术提供了极好的保护，防止探针引起的光移扰动和激光强度变化。更复杂的方案产生合成频移。它们允许减少或完全消除不完善的校正探针引起的频率偏移，即使在存在退相干由于激光线宽。最后，提出了两个通用的协议，提供完全消除探针引起的频率偏移的一般情况下，退相干和弛豫耗散效应是通过使用精确的解析表达式相移和时钟频率失谐。这些技术可应用于原子、分子和核频率计量学、质谱学以及精密光谱学。
2018-06-12 physics.atom-ph quant-ph
Input-output formulation of quantum light spectroscopy
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Kavli Energy Nanoscience Institute at Berkeley（加州大学伯克利分校卡弗里能源纳米科学研究所）
本文提出量子光光谱的输入-输出表述，结合输入-输出理论与非线性光谱微扰法，简化信号计算并增强物理直观性，适用于多种光谱和关联测量。
2026-10-01 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Pump-probe spectroscopy of two-body correlations in ultracold gases
我们建议泵浦-探测光谱研究对相关性，确定多体动力学弱相互作用，稀释超冷气体。适当选择的短激光脉冲局部耗尽电子对密度，在电子基态中产生"空穴"。这种非稳态对密度的动态监测的时间延迟探测脉冲。所得到的瞬态信号允许频谱分解的"洞"，并映射出对关联函数。
2009-12-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Spectroscopy of annular drums and quantum rings: perturbative and nonperturbative results
通过将环形区域共形映射到单连通区域，得到了任意形状量子环（环形鼓）的态（能量和波函数）的系统近似。本文推广了文献\cite{Amore09}的一般结果，得到了任意形状量子环谱的一个解析公式：对于圆环和Robnik环，这个公式是非常简单和精确的。我们还得到了不同量子环的基态的精确变分界。最后，我们扩展共形配置方法的\cite{Amore08,Amore09}的类问题在这里考虑和计算精确的数值解大量的状态（$\approx 2000$）。
2010-04-14 math-ph math.MP quant-ph
Echo Spectroscopy in multi-level quantum-mechanical rotors
分子的旋转回波响应被发现强烈地依赖于两个超短激光脉冲之间的延迟，而不是二能级系统。我们研究了这种依赖性的实验和理论，并表明，通过明智的控制第二脉冲强度，“旋转回波光谱”在一个多层次的分子系统成为可能。
2018-10-28 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Long-Time Coherence in Echo Spectroscopy with $π/2$--$π$--$π/2$ Pulse Sequence
受原子光学实验的启发，我们研究了一类新的描述时间反转操作重构量子态的保真度函数$M_{\mathrm{Da}}(t) = | <ψ| e^{i H_2 t / 2} e^{i H_1 t / 2} e^{-i H_2 t / 2} e^{-i H_1 t / 2} | ψ>|^2$。我们表明，$M_{\mathrm{Da}}$的衰减是四次在短时间内的时间，它冻结远高于遍历值在长时间内，当$H_2-H_1$不是太大。$M_{\mathrm{Da}}$的长时间饱和值包含关于这些系统中的去相干强度的容易提取的信息。
2010-11-18 cond-mat.other nlin.CD physics.atom-ph
Echo spectroscopy and quantum stability of trapped atoms
研究了超冷的^{85}Rb原子在光偶极阱中的退相现象，该原子是通过与微波脉冲相互作用而制备的两个超精细基态的相干叠加态.我们证明，相移，测量的拉姆齐条纹对比度，可以通过刺激一个相干回波与两个π/2脉冲之间的π脉冲，在类比的光子回波。我们还证明了某些陷阱参数的回波失败是由于陷阱中的动力学，因此即使超过10^6个态被热填充，“回波光谱”也可以用于研究陷阱中的量子动力学，并研究从量子（动力学退相干被抑制）到经典动力学的交叉。
2002-08-08 nlin.CD physics.atom-ph quant-ph
Multidimensional X-Ray Spectroscopy of Valence and Core Excitations in Cysteine
利用宽带X射线脉冲探测了氨基酸半胱氨酸在氧和氮的K边和硫的K边和L边的定域芯和离域价激发之间的耦合。本文主要研究了两脉冲和三脉冲受激X射线拉曼光谱（SXRS）的二维和三维信号。我们展示了如何四脉冲X射线信号$\boldsymbol{k}_\mathrm{I}=-\boldsymbol{k}_1+\boldsymbol{k}_2+\boldsymbol{k}_3$和$\boldsymbol{k}_\mathrm{II}=\boldsymbol{k}_1-\boldsymbol{k}_2+\boldsymbol{k}_3$可以给新的三维洞察SXRS信号。价态和核激发态之间的耦合可以在三维图中可视化，揭示了控制更简单的泵浦-探测SXRS信号的极化率的起源。
2013-03-19 physics.acc-ph physics.atom-ph physics.chem-ph
