原子与分子中拉曼相干的啁啾脉冲控制
量子物理
2023-09-06 v1
摘要
提出了一种基于相干反斯托克斯拉曼光谱（C-CARS）的新型啁啾脉冲控制方案，旨在最大化原子与分子中的振动相干。该方案利用C-CARS四波混频过程中三束入射脉冲（泵浦、斯托克斯与探测）的啁啾来满足绝热通道条件。方案的推导基于通过旋转波近似与激发态流形的绝热消除，将四能级系统简化为“超有效”两能级系统。C-CARS方法的鲁棒性、光谱选择性与绝热特性可证明对传感、成像与探测有用。研究表明，振动自由度的激发选择性可通过仔细选择脉冲的光谱啁啾率来控制。C-CARS控制方案应用于一个替代甲醇分子，以产生从一公里外分子云背向散射的最优反斯托克斯信号。该理论基于耦合Maxwell-Liouville-von Neumann方程的求解，并聚焦于控制脉冲列在目标分子中诱导的量子效应。评估了脉冲通过介质的传播效应，并数值演示了分子特异性反斯托克斯信号的建立。实现了一种使用卷积神经网络（CNN）的深度学习技术，以表征控制脉冲并从中评估时变相位特征。还考察了由自发衰变与碰撞去相位引起的退相干效应。此外，我们提出了分数受激拉曼绝热通道（F-STIRAP）技术，并证明其可通过创建最大相干叠加态用于多级系统中的远程探测。
引用
@article{arxiv.2309.01232,
title = {Chirped Pulse Control of Raman Coherence in Atoms and Molecules},
author = {Jabir Chathanathil and Svetlana A. Malinovskaya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.01232},
year = {2023}
}