经由拉曼跃迁执行的量子操作的精细调节

本文提出了一种精细调节量子操作以提高其性能的方案。考虑了具有双光子拉曼跃迁的 $\Lambda$ 构型量子系统，且不对激发（中间）态进行绝热消除。研究了系统的条件动力学，重点关注提高量子操作的保真度。特别地，考虑了 $\pi$ 脉冲和 $\pi/2$ 脉冲量子操作。求出了原子-场系统的修饰态，其中原子在一个跃迁上被经典场驱动，而在另一个跃迁上被量子腔场驱动。给出了一组离散的失谐量，在此之上可以实现期望态的高保真度。在关于腔衰减率 $\kappa$ 和自发辐射率 $\gamma$ 的一阶微扰论下，求出了量子态振幅的解析解。对于较大 $\kappa$ 和 $\gamma$ 值的数值解表明，在 $\pi$ 和 $\pi/2$ 脉冲量子操作中自发辐射起到了稳定作用。该思想也可应用于不同形状的激发脉冲。