[发明专利]一种二能级系统中高保真布居数反转的绝热捷径方法

摘要

本发明公开了一种二能级系统中高保真布居数反转的绝热捷径方法，采用基于Lewis‑Riesenfeld量子不变量的反控制方法，逆向求解二能级系统的含时薛定谔方程，构建能实现二能级系统布居数反转的一组脉冲信号，使用任意波发生器生成脉冲信号，从而在较短的作用时间内高保真的实现布居数反转。本发明产生的脉冲信号在拉比频率不超过15GHz的前提下，可以在1ns的作用时间内实现二能级系统布居数的反转，在相位噪声和退相干影响下的保真度不低于92%，对在的频率失谐量范围内，保真度不低于99.85%。

主权项

1.一种二能级系统中高保真布居数反转的绝热捷径方法，其特征在于，包括以下步骤：a.在一个二能级系统中，采用基于Lewis‑Riesenfeld量子不变量的反控制方法，逆向求解薛定谔方程：二能级系统哈密顿量为：其中Δ和Ω分别是含时失谐与拉比频率；哈密顿量本征态满足H(t)|ψ_±(t)>＝ε_±(t)|ψ_±(t)>，定义该体系下一组正交基矢则哈密顿量瞬时本征向量表示为：对于这样的二能级系统，根据动力学不变量条件，得到以下微分方程：其中，θ和β分别为布洛赫球上极角和方位角；为了使哈密顿量的瞬时本征态从初态t＝0时的|1>反转到末态t＝t_f时的|2>，使用多项式或者其他函数拟合出满足边界条件的θ和β，从而根据哈密顿量系统微分方程反解出Δ和Ω；b.将步骤a中得到的Δ和Ω输入到任意波发生器中，生成具有上述步骤中得到的相位和振幅的脉冲信号；c.将步骤b中生成的脉冲信号施加到砷化镓/砷化镓铝异质结晶圆的电极上，脉冲信号与半导体量子点相互作用实现布居数的反转。