五能级Ξ型原子系统相位消相干的BangBang控制.pdf

第20卷第1期 湖南工程学院学报 V01．20．No．1 of ofHunanInstitute Mar．2010 2010年3月 Journal Engineering 王艳辉1，许迈昌2 (1．湖南科技大学物理学院，湘潭411201；2．湖南工程学院理学院，湘潭411104) 摘 要：研究了五能级巨型原子相位消相干的BB解耦问题，给出了解耦操作及其脉冲实现．在理想脉 冲条件下，BB脉冲能很好地压制量子噪声． 关键词：相位消相干；BangBang解耦操作；BangBang解耦脉冲；有效哈密顿量 中图分类号：0441．2文献标识码：A 文章编号：1671一119X(2010)01～005l一03 量子系统和环境的相互作用是导致量子噪声的 我们把能级的本征值标为E(f=o、l、2、3、4)， 一个重要原因，量子噪声使得量子系统用以进行量子 有嘶H=(E—E一。／矗，为能级间的可能跃迁．在 计算和量子信息处理的量子态的纠缠性和相干性被 Hilbert空间，态矢ff(i—O、1、2、3、4)可表示为一个 破坏，因而量子噪声抑制是量子信息与量子计算的发 五列的的行矢，其中非零位为1，且前面共有i位，全 1…)．定 展以及量子计算机实现急需解决的一个问题[1]．动力为零，后面位也为零，即fi=(O…0 学解耦的方法，也称BangBang(BB)控制的方法，就义 是一种有效的对量子噪声抑制的方法．动力学解耦方 《扣”，=Iiil—Ii一1(i一1I， 法最初的工作起源于量子平均场效应思想，即1968 i一1il， 《“q’，=If)f一1I+l 年Haeberlen和Waugh用脉冲序列控制系统的有效 ii一1i一1iI)．其中lf({ 口，一，=i7(I I—I 哈密顿量[2]．随后它被发展成核磁共振技术中的解耦=1，2，3，4)，i7为虚数单位．在偶极近似和旋波近似 和重聚焦技术[2’3]．在这种思想启发下，Viola和 下，量子系统￡、环境S以及系统和环境相互作用 Lloyd引入了动力学解耦方案，用动力学的方法压制 的哈密顿量为H=H。+H￡+H，．其中五能级原子 单量子比特的消相干，从而保持量子系统态的相干 未受环境影响时的哈密顿量为H。=孚∑cOi,i--1《“卜 性“]．我们前期的工作已经研究了二、三、四能级原子 在一般噪声环境下的BB解耦问题以及任意能级型 原子振幅消相干的BB解耦问题E5-S3，这里我们研究 五能级型原子相位消相干的BB解耦问题． E4)／4；五能级原子所处的环境S可以用大量的非 耦合的波色模即简谐振子表示，其哈密顿量为 1量子系统和环境相互作用的哈密顿量 H￡=∑∑矗叫H口矗+口茸， 这里口茸+、口矗是谐振子的玻色产生和湮灭算符；导致 整个系统由原子S。和原子所处的环境即热 原子相位消相干的原子和热库的相互作用哈密顿量 库S。组成．令五能级 型原子的能级由低到高能级 为 分别为IO、l1、l