科学家提供非绝热量子控制的通用视角
近日，浙江大学的景俊及其研究团队取得一项新进展。经过不懈努力，他们提供了非绝热量子控制的通用视角。相关研究成果已于2025年1月6日在国际知名学术期刊《物理评论A》上发表。
该研究团队利用辅助图像构建了一个通用控制框架，在该框架中，时变哈密顿量可以被对角化。通过参数化辅助投影算子的冯·诺依曼方程，可以推导出多条期望的路径。在时间演化过程中，辅助基态之间不存在跃迁。在不同条件下，该研究的控制框架可以简化为非绝热和乐变换、刘易斯-里森菲尔德不变量理论以及反绝热驱动方法。
此外，该框架还适用于系统布居的循环转移，这对于现有方法可能是一个难题。这项研究工作可以为有限维数的时变量子系统提供一个满秩的时间演化算子。
据悉，在量子系统的状态工程方案中，如受激拉曼绝热通道、绝热捷径和和乐变换，通常需要一条连接两个任意状态的稳定且快速的路径。这样的路径对于求解含时薛定谔方程的精确解，也是至关重要的。
附：英文原文
Title: Universal perspective on nonadiabatic quantum control
Author: Zhu-yao Jin and Jun Jing*
Issue&Volume: 2025-01-06
Abstract: A stable and fast path linking two arbitrary states of a quantum system is generally required for state-engineering protocols, such as stimulated Raman adiabatic passage, shortcuts to adiabaticity, and holonomic transformation. Such a path is also fundamental to the exact solution of the time-dependent Schrdinger equation. We construct a universal control framework using an ancillary picture, in which the time-dependent Hamiltonian can be diagonalized. Multiple desired paths can be derived by the von Neumann equation for parametric ancillary projection operators. No transition exists among the ancillary basis states during the time evolution. Under various conditions, our control framework reduces to the nonadiabatic holonomic transformation, the Lewis-Riesenfeld theory for invariants, and counterdiabatic driving methods. In addition, it is applicable to the cyclic transfer of system populations that could be a hard problem for existing methods. Our work can provide a full-rank time-evolution operator for a time-dependent quantum system with a finite number of dimensions.
DOI: 10.1103/PhysRevA.111.012406
Source: https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.111.012406
来源：科学网 小柯机器人
