单原子在时空中的幺正操控——空间选择性与内态选择性触发脉冲

空间选择性与内态选择性触发脉冲是实现幺正动力学状态锁定过程的重要组成部分，该过程可用于实现可逆且幺正的停止协议，并基于张量积希尔伯特空间对称结构和幺正量子动力学构建非结构化量子搜索过程。本文展示了如何在单原子量子系统中一般性地构造空间选择性与内态选择性触发脉冲。基于 Trotter-Suzuki 分解法和多高斯波包展开法，对单原子在双势阱场中以及在空间选择性与内态选择性触发脉冲存在下的时间演化过程进行了严格的理论计算和误差估计。结果证明空间选择性与内态选择性触发脉冲是可行的，即由触发脉冲产生的可能误差是可控的。这一严格的理论计算还表明，空间选择性与内态选择性触发脉冲可能不同于其对应的非空间选择性的理想内态选择性触发脉冲，但它们的时间演化过程终态之间的差异是可控的。这些计算结果是借助单原子的高斯波包运动态和空间依赖的二次型哈密顿量实现的。文中开发的方法和技术有助于研究单原子量子系统中幺正量子动力学的量子计算加速机制。