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热碱金属蒸气的量子过程层析

量子物理 2026-05-07 v2 应用物理 原子物理 光学

摘要

表征多能级量子系统(qudit)的开系统动力学仍是一项基本挑战,源于系综非均匀性和复杂的环境相互作用。在此,我们提出一种计算高效的量子过程层析框架,直接在Bloch-Fano表征中重构热87^{87}Rb qutrit系综的Liouvillian动力学。通过将最大似然估计与事后谱正则化相结合,我们的协议在无需重复数值积分主方程的情况下提取物理上容许的、完全正且保迹的映射。我们通过证明实验特征值相位严格限制在[0.35,0.35][-0.35,0.35]弧度范围内,从而合理选择矩阵对数的主分支,避免了分支切割歧义。该方法在弛豫驱动、静态场和时变 regimes 下均得到验证,能够解析重叠的控制信号以及AC Stark频移等细微耗散机制。我们的方法为环境qudit系统的生成元级表征建立了可扩展的途径,为原子传感器和模拟器实现了噪声感知控制与精确基准测试。

关键词

引用

@article{arxiv.2508.19634,
  title  = {Quantum Process Tomography of a Thermal Alkali-Metal Vapor},
  author = {Yujie Sun and Marek Kopciuch and Arash Dezhang Fard and Szymon Pustelny},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2508.19634},
  year   = {2026}
}

备注

11 pages, 5 figures