光晶格中原子振动态间布居转移的量子控制

我们研究了量子控制技术，特别是绝热快速通道（Adiabatic Rapid Passage, ARP）和梯度上升脉冲工程（Gradient Ascent Pulse Engineering, GRAPE），用于将光晶格中囚禁的原子在不同振动态间转移。我们将它们彼此之间以及与先前研究的耦合方案在性能方面进行了比较。在我们对ARP的研究中，通过非均匀增宽的振动吸收谱调谐空间调制的频率来实现对振动态的控制。我们表明，由于存在多个交叉点，布居转移依赖于频率扫描的方向，这与传统ARP相反。在第二项研究中，我们通过施加涉及光晶格位移和晶格深度调制的脉冲序列来控制这些态。该脉冲通过GRAPE算法设计，以最大化从初始（基）态转移到第一激发态的原子数。我们发现ARP和GRAPE技术在从基态向第一激发态转移布居方面优于先前测试的技术：分别为 $38.9\pm0.2\%$ 和 $39\pm2\%$。GRAPE在使更高激发态不被占据方面优于ARP（低于基态布居的 $3.3\%$，在 $84\%$ 置信水平下），而使用ARP时基态布居的 $18.7\pm0.3\%$ 被转移到更高激发态。另一方面，ARP产生了 $0.21\pm0.02$ 的归一化布居反转，这是我们研究过的任何控制技术中获得的最高值。