面向所需取向的分子旋转的精确量子控制

控制场与所需控制目标之间缺乏直接映射，构成了将量子控制理论应用于量子技术的主要挑战。本文提出了一个分析框架，精确控制一组有限的量子态，并通过具有最佳�幅、相位和时延的激光脉冲序列来构建所需的相干叠加态。该理论框架对应于多电平脉冲面积定理，建立了脉冲序列控制参数与特定子空间内旋转态�幅和相位之间的直接映射。作为示例，我们利用此方法生成 15 个不同且所需的旋转叠加态，导致 15 个所需的无场分子取向。通过对最低 16 个旋转态的叠加进行优化，我们证明了该方法可实现 $|\langle\cos\theta\rangle|_{\rm{max}}$ 超过 0.99，非常接近可在无限维态空间内实现的全局最优值 1。本工作标志着在分子中实现对多电平子系统精确控制的重大进展。该方法在分子对准和取向方面具有潜在应用，以及在众多与分子精确量子控制相关的跨学科领域，为基于分子的量子技术开辟了相当大的机遇。