挑战光谱学传统认知：IBM Quantum 上的功率变窄现象

功率展宽——即两态量子跃迁的谱线轮廓随驱动场振幅增大而变宽——是光谱学中一个众所周知且被充分研究的现象。它通常出现在连续波驱动中，当辐射场强度超过跃迁的饱和强度时发生。在脉冲场激发中，矩形时间形状的脉冲会产生线性功率展宽。已知平滑形状脉冲的功率展宽要小得多，例如高斯脉冲形状呈对数展宽。曾有预测（但从未实验验证）形状随时间以 $\sim |t|^{-\lambda}$ 消失的脉冲应表现出相反效应——功率变窄——即脉冲后跃迁线宽随驱动脉冲振幅增大而减小。本工作中，我们在 IBM Quantum 处理器 ibmq_manila 上针对一类幂次洛伦兹脉冲形状实验演示了功率变窄。当脉冲面积从 $\pi$ 增至 $7\pi$ 时，观察到线宽减小超过 10 倍，完全逆转了功率展宽范式。此外，我们对脉冲翼的截断进行了详尽的理论与实验研究，其引入了一个（微小的）功率展宽项，阻止功率变窄达到极值——这是一种此前未知的截断展宽效应，我们推导了其显式解析公式。在其他功率展宽机制不存在时，在足够小值处截断的洛伦兹脉冲可实现任意窄的线轮廓。