Optimal control of population transfer in Markovian open quantum systems
控制特定量子态之间布居数的转移一直是人们的兴趣所在。最近的工作是用梯度上升脉冲工程算法[1]优化封闭系统种群转移的控制律。本文研究了由二能级原子与耗散环境相互作用组成的自旋玻色子模型。通过光学控制，量子系统可以反转量子逻辑态的布居。温度在控制种群转移中起重要作用。在低温下，该对照具有积极的表现，而在高温下，它有较少的直立。我们还分析了具有最优布居转移控制的开放量子系统的退相干时间，发现这些控制可以延长相干时间。我们希望主动最优控制可以帮助量子固态工程。
2010-04-27 quant-ph
Analysis of Controlled Photon Storage Time Using Phase Locking by Atomic Population Transfer
分析了非均匀展宽光学介质中原子布居数的转移，研究了原子频率梳（AFC）和相位锁定回波中按需光子存储时间的控制。AFC的光子存储机制属于常规的三脉冲光子回波，而存储时间控制受常规的双脉冲光子回波的限制。
2010-04-06 quant-ph
Fast population transfer engineering of three-level systems
我们利用基于不变量的逆向工程设计了共振激光脉冲，实现了三能级系统中的快速布居转移。的效率和激光强度检查不同的协议。量化了提高保真度的能量成本。通过填充中间态和多模驱动可以降低激光强度。
2012-07-12 quant-ph
Population transfer via a dissipative structural continuum
我们提出了一个模型来研究量子布居转移通过结构连续。该模型由两个自旋组成，通过两个控制脉冲分别耦合到两个玻色子模，两个玻色子模耦合到一个共同的结构连续体。我们表明，有效的人口转移可以实现两个自旋之间通过使用跨连续多电平受激拉曼绝热通道（STIRAP），我们称之为跨STIRAP通过连续。我们还考虑了该模型对不同控制参数的稳定性，并表明，即使存在适度的耗散，也可以实现有效的人口转移。
2020-01-05 quant-ph
Inhibiting unwanted transitions in population transfer in two- and three-level quantum systems
我们研究的稳定性人口转移在两个和三个级别的系统对不必要的额外的过渡。这种粒子数反转是通过使用最近提出的称为“绝热捷径”的方案来实现的。我们量化和比较不同的方案，这些不必要的过渡的敏感性。最后，我们提供的例子，捷径计划，导致在某些制度的零过渡灵敏度，即导致一个近乎完美的人口反转，即使在不必要的过渡的存在。
2013-12-11 quant-ph
Coherent population transfer via state-independent quasi-adiabatic dynamics
高保真度和鲁棒的相干布居转移是相干量子控制中的一个重大挑战。与已知的绝热条件不同，我们从Landau-Zener隧穿的思想出发，提出了一个严格的绝热条件。在此基础上，我们提出了一种相干布居转移方法，该方法只需要一个控制参数，并且依赖于系统的特征值。与快速准绝热动力学、绝热通道的捷径等方法相比，数值计算表明，该方法在不影响速度的情况下，可以提供更高的保真度和更强的鲁棒性.总之，我们的方法开辟了一条新的途径，以进一步提高保真度和相干人口转移的鲁棒性。此外，它还可以推广到本征态的精确表达式难以获得或系统的参数难以同时驱动的复杂量子系统。
2019-03-10 quant-ph
Robust population transfer of spin states by geometric formalism
非耦合或弱耦合自旋态的精确布居转移对于许多量子信息处理任务是至关重要的。在本文中，我们提出了一个快速和鲁棒的计划人口转移，结合不变量为基础的逆工程和几何形式主义的鲁棒量子控制。我们的方案不受绝热条件的约束，因此可以快速实现。它还可以有效地抑制自旋系统中的主导噪声，这与快速特性一起保证了布居转移的准确性。此外，在我们的方案中的驱动哈密顿量的控制参数是很容易设计的，因为它们对应于一个三维视觉空间曲线的曲率和挠率，通过使用几何形式主义的鲁棒量子控制。通过数值模拟$^{15}$ N空位中心的基态布居转移，并与受激拉曼跃迁、受激拉曼绝热通过和传统的绝热性简化方案进行比较，验证了该方案的有效性.数值结果清楚地表明，我们的计划是优于这些以前的。
2022-05-05 quant-ph
Complete population transfer in 4-level system via Pythagorean triple coupling
本文从数论的角度描述了四模系统中完全布居转移的要求与勾股三元组的母函数之间的关系。我们证明，如果耦合系数之间的比率与Z中的毕达哥拉斯三重数之一（a; b; c）完全匹配，则会发生完全的种群转移，c^{2} = a^{2} + b^{2}。对于一个四能级梯形系统，这个关系式取一个简单的形式（V12; V23; V34）~（c; b; a），其中系数Vij描述了模式之间的耦合。我们发现演化算子的结构和完全转移的周期是由两个不同的频率决定的。这些频率的组合提供了四模式系统的双模式拉比频率的一般化。
2009-11-16 quant-ph
Complete population transfer in a degenerate 3-level atom
我们发现所需的条件，以实现完整的人口转移，通过相干布居捕获，从一个初始状态到一个指定的最终状态在指定的时间在一个简并的三能级原子，其中过渡是由外部相互作用引起的。在两个条件下，发生从初始占用状态1到指定状态2的完全人口转移。首先，存在对外部相互作用的转移矩阵元素的比率的约束。第二，有一个约束的作用积分的相互作用，或“面积”，对应于相移引起的外部相互作用。这两个条件都可以用简单的奇整数来表示。
2003-06-23 quant-ph
Automated and robust population transfer method for three-level system using oscillating dark states
提出了一种利用振荡暗态（ODS）实现原子系统绝热布居转移和制备任意量子叠加态的自动化方法。当两对经典失谐激光场驱动三能级$Λ$组态原子系统在绝热条件下进入ODS时，系统的量子态在两个基态之间周期振荡. ODS演化的退相干被大大抑制，振荡非常稳定，从而可以准确方便地完成绝热布居转移和原子系统任意量子叠加态的制备。
2008-02-01 quant-ph
Complete transfer of populations from a single state to a pre-selected superposition of states using Piecewise Adiabatic Passage: Experiment
我们证明了一种从单量子态到相干叠加态的绝热布居转移方法。传输是用飞秒脉冲执行的，以简单直观的方式进行光谱整形，不需要迭代反馈控制回路。与非绝热激发方法相比，我们的方法对激光强度的精确值不敏感。我们证明了布居转移是完全的，并分析了控制激发本征态的相对相位和振幅的可能性。我们讨论了所提出的控制方法的局限性，由于动态电平的变化，并建议减少其影响的方法。
2009-09-05 quant-ph
Piecewise adiabatic population transfer in a molecule via a wave packet
我们提出了一类利用相干脉冲串实现量子态间强布居转移的方案，该方案通过一个波包实现广义绝热转移。研究了利用光学频率梳实现的脉冲间幅度变化的分段受激拉曼绝热通道和脉冲间相位变化的分段啁啾拉曼通道。在生产超冷基态分子的背景下，我们表明，几乎没有激发势的知识，强大的高效率转移是可能的
2008-05-06 quant-ph
Analytic pulse design for selective population transfer in many-level quantum systems: optimizing the pulse duration
在关于这个主题的前一篇论文中，我们展示了对于任意形状和持续时间的脉冲，驱动频率如何可以解析地优化，以最大化一般多能级量子系统中所选两个能级之间的粒子数振荡的振幅。它显示了如何标准拉比理论可以扩展到简单的两能级系统之外。现在，为了在两个预选能级之间实现最快和尽可能完整的布居转移，驱动脉冲应该被定制，使得它只产生布居的单个半振荡。在本文中，这第二个（也是最后一个）步骤控制人口转移使用修改（即多能级系统）拉比振荡进行了讨论。本文给出的结果可以看作是标准的$π$ -脉冲理论-也严格地只在二能级系统中有效-在一般多能级系统中的相干驱动的布居振荡的扩展。
2005-03-24 quant-ph
Broadband Population Transfer Based on Suture Adiabatic Pulses
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文提出一种基于缝合绝热脉冲的宽带人口转移方案，通过时间复用实现高保真度快速转移，提升多模式存储容量并推动量子网络发展。
2026-02-05 quant-ph
All-optical reversible logic gate via adiabatic population transfer
Toffoli门是一个基本的逻辑元件，它允许实现一个可逆的处理器。它对经典逻辑和量子逻辑都有意义。我们提出并从理论上研究了应用绝热布居转移技术实现三位和四位Toffoli门的全光方案。对于三位Toffoli门，我们使用受激拉曼绝热通道（STIRAP）过程中的一个$Λ$型的水平计划，由两个激光脉冲在足够大的失谐驱动的变体。为了实现四比特Toffoli门，我们在五能级量子系统中应用可逆绝热布居转移，与三个激光脉冲相互作用。我们证明了正确的全光实现的真值表的三位和四位Toffoli门。此外，我们推导出绝热演化的人口动态和强大的操作的门的条件。
2013-06-10 quant-ph
Optimal population transfer using the adiabatic rapid passage in the presence of drive-induced dissipation
本文研究了开放量子系统中驱动诱导耗散对绝热快速通道的影响，发现强驱动会导致转移概率非单调下降，并提出唯象模型确定最优转移条件，证明高斯脉冲优于矩形脉冲。
2023-01-24 quant-ph
The effect of the second nearest neighbor interaction on the population transfer in a four-particle Landau-Zener system
自量子力学问世以来，量子系统中的布居转移一直是物理学中一个令人感兴趣的研究领域。本文通过求解朗道-齐纳哈密顿量，研究了由四个二能级粒子组成的耦合系统的跃迁几率。第一和第二近邻相互作用的影响进行了研究。结果表明，当各近邻的耦合强度具有相同的符号时，次近邻相互作用将降低跃迁几率。本文还研究了快扫描效应对跃迁几率的影响。
2020-04-08 quant-ph
Analytic pulse design for selective population transfer in many-level quantum systems: maximizing amplitude of population oscillations
对原子、分子或量子点等离散能级量子系统的状态选择性制备和操纵是许多不同领域的最终工具，如化学反应的激光控制、原子光学、高精度计量学和量子计算。拉比振荡是实现这种操纵的最简单但可能非常有用的机制之一。拉比理论认为，在二能级系统中，共振驱动导致两个能级之间周期性的、完全的布居振荡。本文提出了一种在一般离散多能级量子系统中产生类拉比振荡的解析优化算法。
2004-11-02 quant-ph
Efficient shortcuts to adiabatic passage for the fast populations transfer in multiparticle systems
基于腔量子电子动力学（CQED）实现多粒子系统的快速布居转移（FPT）是一个突出的挑战。本文以量子芝诺动力学（QZD）为理论基础，提出了一种基于不变量的逆工程实现多粒子系统基态FPT的捷径。数值模拟表明，该方法可以一步实现多粒子系统基态的完全布居转移，并且对腔场衰减和原子自发发射都具有较强的鲁棒性.此外，该方案不仅不需要额外的复杂条件，而且对参数的变化不敏感。
2014-03-29 quant-ph
Coherent population transfer with polariton states in circuit QED
本文提出利用绝热捷径方法加速超导电路中的STIRAP过程，在电路QED极化激元Λ系统中实现快速高保真的超绝热相干布居转移。
2023-10-31 quant-ph
Optimal control of population transfer in multi-level systems by dynamical quantum geometric tensor
School of Physics and Information Science, Shaanxi University of Science and Technology（陕西科技大学物理与信息科学学院）
通过动态量子几何张量优化多级系统人口转移，实现高效且快速的STIRAP方案，提升转移效率至98%以上。
2025-12-23 quant-ph
Coherent population transfer beyond the adiabatic limit: generalized matched pulses and higher-order trapping states
我们证明了具有相干耦合闭环（loop-STIRAP）的三能级系统中粒子数转移的物理机制不等价于哈密顿量暗态的绝热旋转，而是对应于广义绝热基中高阶俘获态的旋转.广义绝热基组的概念被用来作为一个建设性的工具，设计脉冲序列的受激拉曼绝热通道（STIRAP），使最大的人口转移的条件下，通常的绝热条件只有很差的满足。在一定条件下，脉冲（广义匹配脉冲）存在一个高阶陷阱态，这是一个精确的运动常数和原子动力学的解析解可以导出。
1998-11-03 quant-ph
Quantum time ordering and degeneracy. II: Coherent population transfer between degenerate states
我们发现所需的条件，以实现完整的人口转移，通过相干布居捕获，从一个初始状态到一个指定的最终状态在指定的时间在一个简并$n$态原子，其中过渡是由外部相互作用引起的。在具有简并态的系统中，没有时间排序。本文给出了简并$n$态原子与强外场相互作用过程中跃迁几率的解析表达式，并给出了所有跃迁矩阵元的时间依赖关系。除了求解一个简单的$n^{th}$阶方程来确定缀饰态的本征值外，该方法完全是解析的。这些表达式可用于控制简并$n$态原子中的电子布居。给出了$n=2$和$n=3$的示例。
2003-08-02 quant-ph
Robust population transfer in atomic beams induced by Doppler shifts
研究了三能级原子λ系统中光子动量反冲对绝热布居转移的影响。结果表明，原子运动引起的多普勒频移在双激光场作用下原子内态的绝热布居转移过程中起重要作用。对于慢原子的极限情况（多普勒频移远小于光子反冲能），原子占据相同的目标状态，而不管激光场的切换顺序如何，而对于快原子与直观的脉冲序列相互作用的情况，目标状态是中间原子状态。结果表明，这些过程是强大的参数波动，如激光脉冲面积和激光束的相对空间偏移（延迟）。所得结果可用于通过外部可调多普勒频移控制原子束中原子布居数的时间演化。
2016-01-06 quant-ph
Experimental demonstration of robustness under scaling errors for superadiabatic population transfer in a superconducting circuit
本文在超导transmon电路中实验演示了saSTIRAP布居转移对标度误差的鲁棒性，并发现高反绝热脉冲强度下出现超越常规saSTIRAP框架的新平台。
2023-07-04 quant-ph
Reinforcement learning-enhanced protocols for coherent population-transfer in three-level quantum systems
结合强化学习与传统优化技术，提出固定耦合率与时变失谐下的多能级布居转移最优协议，发现优于标准绝热方案且抗能量损耗和退相干的新协议。
2021-09-02 quant-ph
Complete quantum control of the population transfer branching ratio between two degenerate target states
提出了一种五能级四脉冲相敏扩展受激拉曼绝热通过方案，实现了对两个简并靶态之间布居转移分支比的完全控制。控制是通过一个三节点零本征态，可以与任意叠加的目标状态。我们的研究结果表明，完全抑制两个简并产物状态之一的产率，因此在光化学中的绝对选择性，是可以实现的和可预测的，即使没有事先研究不需要的产物状态的属性。
2004-05-12 quant-ph
Controllability on relaxation-free subspaces: On the relationship between adiabatic population transfer and optimal control
我们考虑的最优控制问题转移人口之间的量子系统的状态，其中耦合的收益只通过中间状态，受到衰减。我们提出的问题是，一般来说，是否有可能进行这种转移。对于一个单一的中间衰减状态，我们恢复受激拉曼绝热通道（STIRAP）的过程，我们确定为在无限控制时间的限制下的全局最优。我们还提出了解析解的情况下，必须通过两个连续的中间衰减状态进行转移。我们表明，在这种情况下，有限功率的最优控制不接近完美的状态转移，即使在无限的时间限制。我们概括我们的研究结果，以表征的拓扑结构的路径，可以实现的相干控制下的假设有限的权力。
2012-03-19 quant-ph
Selective Vibrational Population Transfer using Combined STIRAP and Counter-Diabatic Fields
本文报道了在受激拉曼绝热通道（STIRAP）和反绝热场（CDF）联合驱动下，以SCCl $_2$中一对近简并态之一的选择性布居和提高HCN/HNC异构化反应中HNC产率为载体，研究了孤立多原子分子中的态-态振动能量转移.研究了初始态和目标态之间的跃迁偶极矩远小于背景态之间的跃迁偶极矩的情况，以及子态与背景态之间具有较大跃迁偶极矩的情况，考察了嵌在稠密态流形中的子态内的布居转移效率.我们表明，在一个子集的状态，这是耦合到背景状态，STIRAP字段和CDF的组合，不单独产生的过程，是有竞争力的所需的人口转移可以产生更大的人口转移效率比普通STIRAP与场强和/或脉冲持续时间类似的限制。我们还表明，一个孤立的三能级系统的精确CDF是一个有用的近似的精确CDF嵌入在背景状态的三个和五个状态的系统，我们报告的STIRAP +近似CDF控制协议的稳定性的研究CDF的变化。
2014-09-02 quant-ph
Shortcuts to adiabatic passage for population transfer and maximum entanglement creation between two atoms in a cavity
基于腔量子电子动力学（CQED）系统，利用Berry提出的“无跃迁量子驱动”方法，构造了两个$Λ$型原子间的布居转移和最大纠缠产生的捷径.通过引入辅助激发能级、经典驱动场和腔场模，设计了一个有效的哈密顿量来补充或替代原参考哈密顿量，并在任意短的时间内引导系统沿其瞬时本征态演化，从而加快了粒子数转移的速率，并使腔中两原子间产生最大纠缠.数值模拟表明，我们的捷径的性能是强大的原子自发发射和腔光子泄漏造成的退相干。
2014-01-10 quant-ph
Coherent population transfer in a chain of tunnel coupled quantum dots
我们考虑了单电子在隧道耦合量子点链中的动力学，探索了这个系统与Bruce W.在过去的30年里，肖和合作者。特别是，我们描述了两个制度，实现完整的相干转移人口在这样一个多状态系统。在第一种状态下，通过仔细安排耦合强度，可以使系统状态之间的人口流动在时间上具有周期性。在第二个机制中，通过采用一个“反直觉”的耦合序列，系统的相干布居捕获本征态可以从初始旋转到最终所需的状态，这是一个等价的STIRAP技术的原子或分子。我们的结果可能是有用的，在未来的量子计算方案。
2007-06-11 quant-ph
Complete population transfer in a three-state quantum system by a train of pairs of coincident pulses
介绍了一种在三态量子系统的两个端态$\ket{1}$和$\ket{3}$之间实现完全布居转移的技术，该系统具有训练$N$对的共振和重合泵浦脉冲和斯托克斯脉冲。一个简单的解析公式推导出的每对脉冲幅度的比率，其中的中间状态$\ket{2}$的最大瞬态人口$P_2(t)$最小化，$P_2^{\max}=\sin^2(π/4N)$。值得注意的是，即使脉冲处于精确谐振，即使对于少量脉冲对，$P_2(t)$也被阻尼到可忽略的小值。布居动力学类似于小$N$的广义$π$脉冲和大$N$的受激拉曼绝热通过，因此该技术可以被视为这些公知技术之间的桥梁。
2012-01-04 quant-ph
Quantum control of population transfer between vibrational states in an optical lattice
我们研究了量子控制技术，特别是绝热快速通过（ARP）和梯度上升脉冲工程（GRAPE），用于转移原子被困在一个光晶格之间的不同的振动状态。我们将它们相互比较，并与以前研究的耦合方案的性能。在我们对ARP的研究中，我们通过非均匀加宽的振动吸收谱来调节空间调制的频率，从而实现对振动态的控制。我们发现，由于存在多个交叉点，人口转移取决于频率扫描的方向，与传统的ARP。在第二项研究中，我们控制这些国家通过施加脉冲序列涉及的光晶格的位移和调制的晶格深度。该脉冲通过GRAPE算法设计，以最大化从初始（基态）状态转移到第一激发态的原子数量。我们发现，ARP和GRAPE技术是优于先前测试的技术在转移人口到第一激发态从基态：$38.9\pm0.2\%$和$39\pm2\%$分别。GRAPE在使更高激发态未被填充（在$84\%$置信水平下，小于基态粒子数的$3.3\%$）方面优于ARP，而通过使用ARP，基态粒子数的$18.7\pm0.3\%$被转移到更高的激发态。另一方面，ARP创建了$0.21\pm0.02$的归一化布居数反转，这是我们所研究的任何控制技术所获得的最高值。
2015-10-30 quant-ph
Rapid population transfer of a two-level system by a polychromatically driving field
我们提出了一个简单的精确解析解的模型组成的两个能级系统和多色驱动场。它帮助我们实现了从基态到激发态的快速完全布居转移，并且系统可以在激发态保持极长时间的稳定。将该机制与里德伯原子相结合，成功制备了Bell态和多体$W$态，并通过现有的实验参数讨论了实验可行性.最后，简单的精确解析解被推广到一个三能级系统，这导致显着增强的鲁棒性对耗散。
2018-11-10 quant-ph
Nonadiabatic population transfer in a tangent-pulse driven quantum model
对量子系统动力学的精细控制是实现原子和分子系统量子信息处理和相干操纵的关键。在本文中，我们提出了一个控制协议，使用切线脉冲驱动模型，并证明它表明一个理想的设计，即，既快速又准确地转移人口。相对于现有的其他策略，本方案的一个显着特点是非绝热演化本身的高速度不仅不会导致不必要的过渡，而且还可以抑制由驱动脉冲截断引起的误差。
2018-06-17 quant-ph
Composite pulses for high fidelity population transfer in three-level systems
在这项工作中，我们提出了一个复合脉冲方案，通过调制相位，以实现高保真的三能级系统中的人口转移。为了克服转移概率中引入的系统误差不能充分消除的问题，提出了一种代价函数来寻找最优值。该代价函数在保证目标状态的精确布居或抑制泄漏状态的布居或两者中独立地构造。结果表明，即使在耦合系数存在偏差的情况下，粒子数转移仍能以高保真度实现。此外，我们的复合脉冲方案可以扩展到任意长的脉冲序列。作为一个例子，我们采用复合脉冲序列在原子-腔系统中实现了三原子单重态的量子保真度。最终的单态显示出对偏差的鲁棒性，并且不会受到波形失真的严重影响。此外，单重态在退相干环境下保持高保真度。
2022-02-16 quant-ph
Population transfer via a finite temperature state
我们研究了在有限温度$T$下通过一个初始处于热平衡的公共中间态的量子布居转移，呈现出多能级受激拉曼绝热通道结构.我们考虑两种情况下的共同的中间态，即一个离散的两级自旋和玻色子连续。在这两种情况下，我们表明，有限的温度强烈影响的人口转移的效率。我们还表明，在离散的情况下，强耦合的中间状态，或较长的持续时间的控制脉冲将抑制有限温度的影响。在连续情形下，我们采用基于温度场的链映射矩阵乘积态算法研究了含时控制脉冲作用下系统的时间演化和连续谱，这对解决开放量子系统的量子光学问题具有很大的潜力.
2020-06-03 quant-ph
Complete transfer of populations from a single state to a pre-selected superposition of states using Piecewise Adiabatic Passage
我们开发了一种方法，用于执行强大的和选择性的转移人口之间的一个单一的水平和预先选定的能量本征态的叠加。在频域中，我们的方法相当于执行一系列同时绝热通道到目标叠加态的每个组件。从时域来看，该方法通过在目标波包重新访问Franck Condon区域时累积目标波包的波函数来工作，这相当于分段绝热通道技术的扩展[ Shapiro等人，物理修订版信函99，033002（2007）]的多国制度。通过对Na_2分子的数值试验，验证了该方法的可行性。
2008-11-06 quant-ph
Maximum population transfer in a periodically driven two-level system
研究了中频正弦驱动下二能级量子系统的动力学行为。分析Floquet准能谱，我们发现人口转移是最佳的场参数的组合，并通过一系列定义明确的固定持续时间的步骤发生。我们还展示了如何相应的演化算子可以近似在任何时候由一个非常简单的解析表达式。我们提出这个模型是特别适合于治疗周期性驾驶在避免交叉发现在复杂的多层次系统，从而显示了相关的应用，我们的结果，设计一个控制协议，在一个现实的分子模型
2014-12-03 quant-ph
Fast and robust population transfer in two-level quantum systems with dephasing noise and/or systematic frequency errors
我们的设计，基于不变量的逆向工程，驱动场反转人口的一个两级原子在给定的时间，鲁棒性相对于退相噪声和/或系统的频率偏移。在不施加约束的情况下，最优协议对扰动不敏感，但需要无穷大的能量。对于拉比频率的约束值，平坦的$π$脉冲是对相位噪声最不敏感的协议，但对系统频率偏移不敏感，为此我们描述并优化了一系列协议。
2013-05-27 quant-ph
Optimally robust shortcuts to population inversion in two-level quantum systems
我们研究了最近提出的加速二能级量子系统布居数反转的绝热捷径的稳定性与不同类型的扰动。我们发现最佳的鲁棒性过程中使用不变的工程的哈密顿。幅度噪声和系统误差需要不同的最佳协议。
2012-06-08 quant-ph
Shortcut to adiabatic population transfer in quantum three-level systems: effective two-level problems and feasible counter-diabatic driving
随着在量子信息处理和量子控制中的广泛应用，各种量子系统中的绝热性引起了人们的广泛关注。本文主要研究量子三能级系统中的受激喇曼捷径到绝热过程。为了实现反非绝热驱动，但没有额外的耦合，我们首先减少量子三能级系统的有效的两个级别的问题，在大的中间级失谐，或在共振，应用反非绝热驱动与幺正变换，并最终修改泵和斯托克斯脉冲，以实现快速和高保真的人口转移。进一步讨论了所需的激光强度和稳定性对参数的变化，以证明绝热捷径的优势。
2016-11-14 quant-ph
Adiabatic population transfer of dressed spin states with quantum optimal control
本文报道了利用修饰自旋态进行绝热布居转移的理论研究。利用斩波随机基（CRAB）算法实现了耦合到强谐振微波场的带负电荷的金刚石氮空位中心的量子最优控制。我们表明，修饰自旋态是非常有效的抑制自旋退相绝热布居转移的影响。数值模拟还表明，基于CRAB的量子最优控制可以实现有效和鲁棒的绝热布居转移。
2019-03-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Stimulated Raman adiabatic passage: effect of system parameters on population transfer
受激拉曼绝热通道（STIRAP）是一种稳定、完整的布居数转移方法，在化学和原子物理学中有着广泛的应用。本文研究了单光子失谐量、跃迁时间、脉冲宽度和脉冲延迟参数对STIRAP和b-STIRAP技术中布居转移的影响。此外，还分析了场振幅对粒子数转移的影响，结果表明，在b-STIRAP中，在单光子共振条件下，降低场振幅可以提高完全跃迁的鲁棒性.
2019-02-03 physics.atom-ph 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
Full quantum analysis of complete population transfer using frequency boost
本文提出并论证了一种新的原子布居转移方法。在Jaynes-Cummings模型的全量子描述下研究了二能级系统的跃迁动力学。通过求解含时的薛定谔方程，我们用数值方法和解析方法研究了激光频率突然提高时的跃迁几率。结果表明，通过调整频率提升的时间，可以实现完全的种群转移。
2019-04-24 physics.atom-ph quant-ph
A quantum retrograde canon: Complete population transfer in $n^{2}$-state systems
我们提出了一种新的方法，将一族含时的多态量子控制问题解析化为两态系统。所提出的方法之间的转换$SU(2)XSU(2)$控制的$n^{2}$状态系统和两个状态系统，使得前者进行完全人口转移（CPT），当且仅当后者达到特定的状态。对于偶数n，该方法将任何两状态CPT方案转换为$n^{2}$状态系统中的CPT方案。特别是，促进CPT在四状态系统中通过实时依赖的最近邻耦合减少到促进CPT在两个级别的系统。此外，我们表明，该方法可以用于算符控制，并提供了条件，产生几个通用的量子计算门作为一个例子。此外，我们指出的基础上利用最优控制问题的方法。
2017-08-21 quant-ph
A General Method for Complete Population Transfer in Degenerate Systems
构造了一个简单的控制场设计的理论解，该控制场能产生从初始态经$N$非简并中间态到$M$（$M\leq N$）简并态中任意一个的完全布居转移.完全控制场利用$(M+N-1)$节点零绝热状态，通过设计一起构成全场的分量场的相对相位和振幅来创建。找到的解决方案是普遍的意义上说，它不依赖于不需要的简并态的确切数量或它们的属性。所得结果表明，一类具有简并态的多能级量子系统即使在非常强的约束下也是完全可控的，例如，从来没有填充一个只比整个希尔伯特空间小几个维度的希尔伯特子空间。
2004-02-20 quant-ph
Superadiabatic population transfer in a three-level superconducting circuit
量子态的绝热操纵是现代量子信息处理的重要手段。在这里，我们证明了在三能级超导传输子电路的绝热布居转移的加速，抑制寄生的非绝热激发与额外的双光子微波脉冲。我们将这种超绝热方法应用到受激拉曼绝热过程中，实现了量子线路从基态到第二激发态的快速而稳健的布居转移。
2019-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
dc-switchable and single-nanocrystal-addressable coherent population transfer
与原子系统相比，在固态中实现相干布居转移是具有挑战性的，这是由于紧密间隔的电子态和快速退相干。在这里，在一个原子赝势理论，我们提供的食谱受激拉曼绝热通道嵌入硅和锗纳米晶体。转移效率谱显示特征Fano共振。通过利用斯塔克效应，我们预测，转移可以关闭与直流电压。由于布居转移对结构变化高度敏感，通过选择足够小的双光子失谐带宽，可以利用它来寻址系综内的单个纳米晶体。
2010-12-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Population transfer at exceptional points in spectra of the hydrogen atom in parallel electric and magnetic fields
研究了平行电场和磁场中氢原子光谱中异常点周围含时环共振态之间的布居转移。例外点非常适合于人口转移机制，因为在参数空间中围绕这些点的闭环交换本征态。我们解决的问题是如何的形状和持续时间的动态参数循环的影响转移人口，以优化后者。由于展开系数的全量子动力学是耗时的，我们进一步提出了一种近似方法，基于$2\times 2$矩阵。
2018-07-02 physics.atom-ph quant-ph
The role of quantum coherence in dimer and trimer excitation energy transfer
量子相干性资源理论的最新进展已经产生了量化量子系统相干性的措施。特别地，相干的l1-范数和相对熵已被证明是适当的相干性的量词，并已被用来研究在不同的操作任务的相干性。由于持久的量子相干性已在许多光合复合体中得到实验证实，因此一直在争论相干性是否以及如何与此类系统中已知的种群转移效率相关联。在这项研究中，我们定量研究的相干性之间的关系，量化的l1-范数和相对熵的相干性，和效率，量化的保真度，人口之间的转移在一个网络的两个级别的量子系统的终端站点。特别地，我们使用在布居转移持续时间上平均的相干性，以便在相干性和保真度之间进行定量比较。我们的研究结果表明，虽然一致性是人口转移的必要条件，有没有唯一的一致性和转移过程的效率之间的关系。
2017-11-29 quant-ph
Adiabatic population transfer via multiple intermediate states
本文讨论了一种推广的受激喇曼绝热过程（STIRAP），其中单个中间态被$N$中间态所取代。这些状态中的每一个都以与泵浦脉冲成比例的耦合连接到初始状态$\state{i}$，并且以与斯托克斯脉冲成比例的耦合连接到最终状态$\state{f}$，从而形成并行的多$Λ$系统。结果表明，只有当每个泵浦耦合和相应的斯托克斯耦合之间的比率是相同的所有中间状态的暗（陷获）状态存在。我们推导出一个更一般的绝热转移态的存在条件，它包括来自中间态的瞬态贡献，但仍然在绝热极限下将粒子数从态$\state{i}$转移到态$\state{f}$。我们提出了各种数值例子的成功和失败的多$Λ$ STIRAP说明的分析预测。我们的研究结果表明，在一般情况下的任意耦合，它是最合适的泵和斯托克斯激光器的调谐或低于或高于所有的中间状态。
1999-03-30 quant-ph
Phonon as environmental disturbance in three level system
本文研究了声子耦合对受激拉曼绝热通道（STIRAP）的布居数转移和相干性产生的影响，这种受激拉曼绝热通道被称为\emph{fractional}受激拉曼绝热通道（FSTIRAP）。该研究是基于刘维方程，这是数值求解的绝热极限。虽然假设声子只耦合到中间态，但它通过偶极系统-环境相互作用耦合到其他两个态，诱导声子耦合到不直接与声子接触的其他态。在零温度下，STIRAP脉冲协议的转移效率随着电子-声子耦合呈指数下降，直到耦合强度足够强以使过程完全不相干，在这种情况下，在每个能级中的布居转移是$\frac{1}{3}$。对于FSTIRAP协议，我们发现转移到目标状态的人口减少，留下一些人口的中间状态。因此，相干态$ρ_{01}, ρ_{12}$的幅度增加，尽管很小。此外，人口转移的非零温度和耦合强度的影响进行了研究，它是观察到，虽然这两个参数的负面影响的传输效率，前者减少传输指数，从而快速平衡系统，而后者看到单调减少的传输，因此平衡缓慢。
2018-03-22 quant-ph
