耦合振荡器之间快速状态转移的逆向工程

由柏拉图重新发布

关注： 0

¹许昌大学理学院,许昌 461000
²Departamento de Química Física，巴斯克大学 UPV/EHU，Apdo。 644, 48080 毕尔巴鄂, 西班牙
³应用数学系，巴斯克大学 UPV/EHU，西班牙多诺斯蒂亚-圣塞巴斯蒂安
⁴巴斯克大学 EHU 量子中心 UPV/EHU

觉得本文有趣或想讨论？在SciRate上发表评论或发表评论.

抽象

我们在时间相关的耦合振荡器哈密顿量中设计了比绝热状态传输（量子数的切换）更快的状态。使用最近在 S. Simsek 和 F. Mintert, Quantum 5 (2021) 409 中提出的二维不变量发现了驱动该过程的操作，并且涉及笛卡尔表示中电位主轴的旋转和瞬态缩放. 重要的是，这个不变量是退化的，除了由其基态跨越的子空间。通常，这种退化允许最终状态相对于理想目标本征态的不忠。但是，可以选择单个控制参数的值，以便状态切换对于任意（不一定已知）初始特征态是完美的。额外的 2D 线性不变量用于轻松找到所需的参数值，并为最终状态和最终能量提供通用表达式。特别是，我们发现了粒子（例如离子或中性原子）的二维谐波陷阱的时间相关变换，因此最终陷阱相对于初始陷阱旋转，并且初始陷阱的本征态被转换为在最终时间以某个选定的时间和旋转角度旋转复制品。

►BibTeX数据

@article{Lu2022逆向工程， doi = {10.22331/q-2022-06-20-740}，网址 = {https://doi.org/10.22331/q-2022-06-20-740}， title = {耦合振荡器之间快速状态转移的逆向工程}，作者 = {Lu, Xiao-Jing and Lizuain, Ion and Muga, JG}, 期刊 = {{量子}}， issn = {2521-327X}，出版商 = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, 音量 = {6}，页面 = {740}，月 = 六月，年 = {2022} }

►参考

[1] A. Tobalina、E. Torrontegui、I. Lizuain、M. Palmero 和 JG Muga。 “基于不变的时间相关耦合谐振子的逆向工程”。物理。修订版 A 102, 063112 (2020)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.063112

[2] Shumpei Masuda 和 Stuart A. Rice。 “带电粒子波函数分布方向的旋转及其利用”。物理化学杂志 B 119, 11079–11088 (2015)。
https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.5b02681

[3] Shumpei Masuda 和 Katsuhiro Nakamura。 “加速电磁场中的绝热量子动力学”。物理。修订版 A 84, 043434 (2011)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.84.043434

[4] M. Palmero、Suo Wang、D. Guéry-Odelin、Jr-Shin Li 和 JG Muga。 “旋转径向紧密阱中离子绝热性的捷径”。新 J. 物理学。 18, 043014 (2016)。
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/4/043014

[5] I. Lizuain、A. Tobalina、A. Rodríguez-Prieto 和 JG Muga。 “各向异性势中粒子的快速状态和陷阱旋转”。物理学杂志 A：数学与理论 52, 465301 (2019)。
https://doi.org/10.1088/1751-8121/ab4a2f

[6] I. Lizuain、M. Palmero 和 JG Muga。 “二维时间相关哈密顿的动态正常模式”。物理。修订版 A 95, 022130 (2017)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.022130

[7] M. Palmero、E. Torrontegui、D. Guéry-Odelin 和 JG Muga。 “非谐阱中两个离子的快速传输”。物理。修订版 A 88, 053423 (2013)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.053423

[8] M. Palmero、R. Bowler、JP Gaebler、D. Leibfried 和 JG Muga。 “保罗陷阱内混合离子链的快速传输”。物理。修订版 A 90, 053408 (2014)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.90.053408

[9] 陆晓静、A. Ruschhaupt 和 JG Muga。 “在移动阱的微弱弹簧常数噪声下粒子的快速穿梭”。物理。修订版 A 97, 053402 (2018)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.053402

[10] Xiao-Jing Lu、JG Muga、Xi Chen、UG Poschinger、F. Schmidt-Kaler 和 A. Ruschhaupt。 “在存在噪音的情况下快速穿梭捕获的离子”。物理。修订版 A 89, 063414 (2014)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.063414

[11] Xi Chen、A. Ruschhaupt、S. Schmidt、A. del Campo、D. Guéry-Odelin 和 JG Muga。 “谐波阱中的快速最佳无摩擦原子冷却：绝热的捷径”。物理。牧师莱特。 104, 063002 (2010)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.104.063002

[12] M. Palmero、S. Martínez-Garaot、UG Poschinger、A. Ruschhaupt 和 JG Muga。 “快速分离两个被捕获的离子”。新 J. 物理学。 17, 093031 (2015)。
https://doi.org/10.1088/1367-2630/17/9/093031

[13] S. Martínez-Garaot、A. Rodríguez-Prieto 和 JG Muga。 “带有驱动俘获离子的干涉仪”。物理。修订版 A 98, 043622 (2018)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.043622

[14] A. Rodríguez-Prieto、S. Martínez-Garaot、I. Lizuain 和 JG Muga。 “通过绝热臂引导捷径测量力的干涉仪”。物理。 Rev. Research 2, 023328 (2020)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.023328

[15] D. Kielpinski、C. Monroe 和 DJ Wineland。 “大型离子阱量子计算机的架构。”。自然 417, 709–11 (2002)。
https：/ / doi.org/10.1038/nature00784

[16] F. Splatt、M. Harlander、M. Brownnutt、F. Zähringer、R. Blatt 和 W. Hänsel。 “线性分段保罗陷阱中 $^{40}$Ca$^+$ 离子的确定性重新排序”。新 J. 物理学。 11, 103008 (2009)。
https://doi.org/10.1088/1367-2630/11/10/103008

[17] H. Kaufmann、T. Ruster、CT Schmiegelow、MA Luda、V. Kaushal、J. Schulz、D. von Lindenfels、F. Schmidt-Kaler 和 UG Poschinger。 “用于量子信息处理的快速离子交换”。物理。修订版 A 95, 052319 (2017)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.052319

[18] E. Urban、N. Glikin、S. Mouradian、K. Krimmel、B. Hemmerling 和 H. Haeffner。 “双离子库仑晶体旋转自由度的相干控制”。物理。牧师莱特。 123, 133202 (2019)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.133202

[19] Martin W. van Mourik、Esteban A. Martinez、Lukas Gerster、Pavel Hrmo、Thomas Monz、Philipp Schindler 和 Rainer Blatt。 “表面离子阱量子计算机中量子位的相干旋转”。物理。修订版 A 102, 022611 (2020)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.022611

[20] A. Tobalina、JG Muga、I. Lizuain 和 M. Palmero。 “双离子链绝热旋转的捷径”。量子科学与技术 6, 045023 (2021)。
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ac1e01

[21] D. Guéry-Odelin、A. Ruschhaupt、A. Kiely、E. Torrontegui、S. Martínez-Garaot 和 JG Muga。 “绝热的捷径：概念、方法和应用”。牧师国防部。物理。 91, 045001 (2019)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.91.045001

[22] 塞尔温·西姆塞克和弗洛里安·敏特。 “具有多维高斯量子不变量的量子控制”。量子 5, 409 (2021)。
https://doi.org/10.22331/q-2021-03-11-409

[23] HR Lewis 和 WB Riesenfeld。 “时间相关谐波振荡器和时间相关电磁场中带电粒子的精确量子理论”。 J.数学。物理。 10, 1458 (1969)。
https：/ / doi.org/10.1063/ 1.1664991

[24] H. Espinós、J. Echanobe、Xiao-Jing Lu 和 JG Muga。 “与振荡扰动相比具有鲁棒性的快速离子穿梭”（2022 年）。 arXiv：2201.07555。
的arXiv：2201.07555

[25] O Castaños、R López-Peña 和 VI Man'ko。 “诺特定理和时间相关的量子不变量”。物理学杂志 A：数学与综合 27, 1751–1770 (1994)。
https://doi.org/10.1088/0305-4470/27/5/035

[26] Alejandro R. Urzúa、Irán Ramos-Prieto、Manuel Fernández-Guasti 和 Héctor M. Moya-Cessa。 “具有任意相互作用的时间相关耦合谐振子哈密顿的解决方案”。量子报告 1, 82–90 (2019)。
https:///doi.org/10.3390/quantum1010009

[27] S. Simsek 和 F. Mintert。 “基于量子不变的相互作用捕获离子控制”（2021 年）。
的arXiv：2112.13905

[28] T. Villazon、A. Polkovnikov 和 A. Chandran。 “在开放量子系统中通过快进驱动实现快速传热”。物理。修订版 A 100, 012126 (2019)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.012126

[29] S. Ibáñez、Xi Chen、E. Torrontegui、JG Muga 和 A. Ruschhaupt。 “多薛定谔图像和动力学在绝热的捷径”。物理。牧师莱特。 109, 100403 (2012)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.109.100403

[30] 齐世凡和君静。 “腔磁力学中的加速绝热通道”。物理。修订版 A 105, 053710 (2022)。
https：/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.053710

[31] E.城市。 “实现旋转对称环形离子阱和旋转状态的相干控制”。博士论文。加州大学伯克利分校。（2019）。

[32] T. Sägesser、R. Matt、R. Oswald 和 JP Home。 “用俘获离子进行稳健的动态交换冷却”。新 J. 物理学。 22, 073069 (2020)。
https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab9e32