論文の概要: Coherent Atom Transport via Enhanced Shortcuts to Adiabaticity:
Double-Well Optical Lattice
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.14039v3
- Date: Sat, 9 Jul 2022 17:34:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-03 01:52:01.229367
- Title: Coherent Atom Transport via Enhanced Shortcuts to Adiabaticity:
Double-Well Optical Lattice
- Title（参考訳）: adiabaticityへの拡張近道によるコヒーレント原子輸送:二重井戸光学格子
- Authors: Sascha H. Hauck, Vladimir M. Stojanovic
- Abstract要約: 移動型エムダブルウェル光格子における高速原子輸送について検討した。
量子制御手法の2つのクラス(ショートカット to adiabaticity(STA))と拡張STA(STA)を用いる。
この研究は、中性原子量子コンピューティングに直接的な意味を持つ。
- 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: Theoretical studies of coherent atom transport have as yet mainly been
restricted to one-dimensional model systems with harmonic trapping potentials.
Here we investigate this important phenomenon -- a prerequisite for a variety
of quantum-technology applications based on cold neutral atoms -- under much
more complex physical circumstances. More specificially yet, we study fast
atomic transport in a moving {\em double-well optical lattice}, whose
three-dimensional (anharmonic) potential is nonseparable in the $x-y$ plane. We
first propose specific configurations of acousto-optic modulators that give
rise to the moving-lattice effect in an arbitrary direction in this plane. We
then determine moving-lattice trajectories that enable single-atom transport
using two classes of quantum-control methods: shortcuts to adiabaticity (STA),
here utilized in the form of inverse engineering based on a
quadratic-in-momentum dynamical invariant of Lewis-Riesenfeld type, and their
recently proposed modification termed enhanced STA (eSTA). Subsequently, we
quantify the resulting single-atom dynamics by numerically solving the relevant
time-dependent Schr\"{o}dinger equations and compare the efficiency of STA- and
eSTA-based transport by evaluating the respective fidelities. We show that --
except for the regime of shallow lattices -- the eSTA method consistently
outperforms its STA counterpart. This study has direct implications for
neutral-atom quantum computing based on collisional entangling two-qubit gates
and quantum sensing of constant homogeneous forces via guided-atom
interferometry.
- Abstract（参考訳）: コヒーレント原子輸送の理論的研究は、ハーモニックトラップポテンシャルを持つ1次元モデルシステムに主に制限されている。
ここでは、冷たい中性原子に基づく様々な量子テクノロジー応用の前提条件であるこの重要な現象を、より複雑な物理的状況下で研究する。
より具体的には、我々は3次元(アンハーモニック)ポテンシャルが$x-y$平面では分離できない動きを持つ2重井戸光学格子における高速原子輸送を研究する。
まず、この平面の任意の方向に移動格子効果をもたらす音響光学変調器の特定の構成を提案する。
次に,2種類の量子制御法を用いて単一原子輸送を可能にする移動格子軌道を決定する。これはルイス=リースフェルト型の二次モーメント力学不変量に基づく逆工学の形で利用され,最近提案された改良された拡張STA(eSTA)である。
その後、関連する時間依存型シュルンディンガー方程式を数値的に解き、STAおよびeSTAに基づく輸送の効率を比較することにより、結果の単一原子動力学を定量化する。
浅い格子構造を除いて、eSTA法はSTA法よりも一貫して優れていることを示す。
この研究は、2量子ビットゲートの衝突絡み合いと誘導原子干渉計による一定の均一な力の量子センシングに基づく中性原子量子コンピューティングに直接的な意味を持つ。
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