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理学院陈玺教授关于量子绝热捷径的合作论文在Nature Communications上发表

Created Date 8/12/2016 惠英   View Numbers  2435 Return    
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        近日,飞腾彩票理学院陈玺教授与华南师范大学、南京大学等单位合作,在基于冷原子的量子调控领域取得重要实验进展:在国际上首次实验实现了受激拉曼绝热转移的加速,在保持鲁棒性的前提下将受激拉曼绝热操控时间增快了6倍,逼近量子极限,为实现任意量子态的高效、快速、可寻址的操控奠定了基础。实验成果以《Experimental realization of stimulated Raman shortcut-to-adiabatic passage with cold atoms》为题,发表于国际顶尖期刊《Nature Communications》 (《自然•通信》 (IF: 11.329)。该论文飞腾彩票陈玺教授、华南师范大学颜辉教授和南京大学朱诗亮教授为共同通信作者。
        量子计算与量子模拟在算法加速以及凝聚态物理研究等方面具有巨大的应用潜力,是国际物理学热点研究之一,也是国家“十三五”规划中的重点领域。该领域的核心目标之一是对量子态进行高保真度的操控。对众多量子体系,常用的一种操控手段则是基于激光与三能级原子相互作用的拉曼过程。拉曼过程可以划分为拉比振荡和绝热演化两大类。基于拉比振荡的拉曼过程具有操作速度快的优点,但对系统参数极其敏感;基于绝热演化的拉曼过程具有很强的鲁棒性,但是操作速度很慢。为了克服以上问题,飞腾彩票陈玺教授及其合作者尝试把量子绝热捷径的概念引入到拉曼过程中。该方案通过施加一个辅助微波场抵消演化过程中的非绝热效应,原则上,系统在任意时间内仍沿着驱动前的哈密顿量的本征态演化。从而,可以实现操作快,鲁棒性好的量子操控。然而,该方案在实际应用过程中会受到微波与拉曼光之间相位差不稳定的影响,导致操作失真。另外,引入微波会使得原来拉曼光寻址操作的优势丧失。
        针对以上问题,我校陈玺教授和博士生李亦超理论上提出了受激拉曼绝热捷径的新方案。该方案巧妙地采用修正绝热波形的手段代替辅助微波,从而可以避免微波带来的一系列问题。随后,华南师范大学冷原子实验平台上杜炎雄博士、颜辉教授和朱诗亮教授等完成了实验验证(实验装置如图所示)。这是国际上首次实验实现了三能级系统的绝热捷径过程。实验结果证实了受激拉曼绝热捷径可以实现效率高达99%的量子态传输,并对幅度偏移、相对延时、单光子失谐等系统参数有很强的鲁棒性。由于受激拉曼绝热转移在物理、化学领域都有重要应用,该研究发展的新方法期望有广泛的应用前景。
        飞腾彩票陈玺教授团队主要研究冷原子物理、量子调控等方面的研究。从2010年起首次提出了量子绝热捷径技术的概念,加快绝热慢过程,与西班牙巴斯克大学J. Gonzalo Muga,法国图卢兹大学D. Guéry-Odelin等人合作发表Phys. Rev. Lett. 5篇,理论结果相继得了法国尼斯大学、意大利比萨大学研究小组的实验验证。2014年曾在飞腾彩票举办量子绝热捷径技术国际研讨会。此次是量子绝热捷径理论首次与国内实验团队合作取得的成果。

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