中间能级强耗散下 STIRAP 脉冲的最优形状
量子物理
2021-12-28 v1
摘要
我们研究在 STIRAP 系统中最大化布居转移效率的问题，情形为中间态的耗散率远高于控制场的最大振幅。在此假设下，原始的三能级系统可化简为仅涉及初态与目标态的一对方程。我们找到了在给定时长 内使布居向目标态转移最大化的控制场，未使用任何涉及易耗散中间态布居的惩罚项，但在泵浦与斯托克斯脉冲强度之和为常数的约束下，即总场振幅恒定且唯一控制参数为两场的混合角。在最优解中，混合角以 bang-singular-bang 方式变化，其中初始与末端的 bang 段对应相等的瞬时转动，而中间奇异弧对应随时间的线性变化。我们证明初始与末端转动的最优角是含参数时长 的超越方程的唯一解，而中间线性变化的最优斜率以及最优转移效率均表示为该最优角的函数。相应的最优解恢复了反直觉脉冲序列，在边界处具有非零的泵浦与斯托克斯场。我们还通过数值模拟表明，使用与原 STIRAP 系统耗散率可比于最大控制振幅时，也能获得接近由近似系统导出的最优值的转移效率。
引用
@article{arxiv.2112.13620,
title = {Optimal shape of STIRAP pulses for large dissipation at the intermediate level},
author = {Dionisis Stefanatos and Emmanuel Paspalakis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.13620},
year = {2021}
}