論文の概要: Optimal shape of STIRAP pulses for large dissipation at the intermediate level

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.13620v1
• Date: Mon, 27 Dec 2021 11:52:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-03 03:53:34.827993
• Title: Optimal shape of STIRAP pulses for large dissipation at the intermediate level
• Title（参考訳）: 中間レベルにおける大消散のためのSTIRAPパルスの最適形状
• Authors: Dionisis Stefanatos and Emmanuel Paspalakis
• Abstract要約: 人口移動効率を最大化するSTIRAPシステムについて検討する。 一定期間の目標状態への人口移動を最大化する制御フィールドをT$とする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We study the problem of maximizing population transfer efficiency in the STIRAP system for the case where the dissipation rate of the intermediate state is much higher than the maximum amplitude of the control fields. Under this assumption, the original three-level system can be reduced to a couple of equations involving the initial and target states only. We find the control fields which maximize the population transfer to the target state for a given duration $T$, without using any penalty involving the population of the lossy intermediate state, but under the constraint that the sum of the intensities of the pump and Stokes pulses is constant, so the total field has constant amplitude and the only control parameter is the mixing angle of the two fields. In the optimal solution the mixing angle changes in the bang-singular-bang manner, where the initial and final bangs correspond to equal instantaneous rotations, while the intermediate singular arc to a linear change with time. We show that the optimal angle of the initial and final rotations is the unique solution of a transcendental equation where duration $T$ appears as a parameter, while the optimal slope of the intermediate linear change as well as the optimal transfer efficiency are expressed as functions of this optimal angle. The corresponding optimal solution recovers the counterintuitive pulse-sequence, with nonzero pump and Stokes fields at the boundaries. We also show with numerical simulations that, transfer efficiency values close to the optimal derived using the approximate system, can also be obtained with the original STIRAP system using dissipation rates comparable to the maximum control amplitude.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,中間状態の散逸速度が制御場の最大振幅よりもはるかに高い場合のシュレイプシステムにおける人口移動効率の最大化問題について検討する。 この仮定の下では、元の3レベルシステムは初期状態と目標状態のみを含む2つの方程式に還元することができる。 対象状態への人口移動を最大化する制御場は,損失のある中間状態の個体数を含むペナルティを使わずにt$で与えられるが,ポンプとストークスパルスの強度の和が一定であるという制約の下では,総場が振幅が一定であり,制御パラメータは2つのフィールドの混合角のみである。 最適解では、中間特異弧が時間とともに線形に変化するのに対し、初期および最後のバングは等速な瞬時回転に対応するバン・シンギュラー・バンの方法で混合角が変化する。 初期回転と最終回転の最適角度は、パラメータとして$T$が現れる超越方程式のユニークな解であり、中間線形変化の最適勾配と最適移動効率は、この最適角度の関数として表されることを示す。 対応する最適解は、非ゼロポンプとストークス場を境界とする反直感パルス列を復元する。 また、近似システムを用いて導出した最適値に近い転送効率値も、最大制御振幅に匹敵する散逸率を用いて、元のSTIRAPシステムでも得られることを示す。

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