論文の概要: Coherent excitation of bound electron quantum state with quantum electron wavepackets

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.10803v1
• Date: Wed, 22 Jun 2022 01:56:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-08 10:02:18.773219
• Title: Coherent excitation of bound electron quantum state with quantum electron wavepackets
• Title（参考訳）: 量子電子波束を用いた結合電子量子状態のコヒーレント励起
• Authors: Du Ran, Bin Zhang, Reuven Ianconescu, Aharon Friedman, Jacob Scheuer, Amnon Yariv, and Avraham Gover
• Abstract要約: 自由電子有界電子共鳴相互作用(FEBERI)に基づく有界電子の励起のための完全量子モデルを提案する。 この研究は、形状のQEWのビームを利用してTLSの量子状態を構築する可能性を示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5078167156049138
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a fully quantum model for the excitation of a bound electron based on the free-electron bound-electron resonant interaction (FEBERI) scheme. The bound electron is modeled as a quantum two-level system (TLS) at any initial quantum (qubit) state, and the free electron is presented as a pre-shaped quantum electron wavepacket (QEW). In the case that the QEW is short or modulated at optical frequency, the TLS quantum state may be coherently controlled with multiple modulation-correlated QEWs. For this case, we derive the transition probability of the TLS due to interaction with a multi-particle beam based on an analytical approximate solution of the Schrodinger equation that amounts to using Born's probabilistic interpretation of the quantum electron wavefunction. We verify the credibility of the analytical model at its validity ranges using a fully quantum density matrix computation procedure. It is shown that the transition probability can grow quadratically with the number of correlated QEWs, and theoretically - exhibit full Rabi oscillation. The study indicates a possibility of engineering the quantum state of a TLS by utilizing a beam of shaped QEWs.
• Abstract（参考訳）: 自由電子有界電子共鳴相互作用(FEBERI)に基づく有界電子の励起のための完全量子モデルを提案する。 有界電子は任意の初期量子(量子ビット)状態における量子二レベル系(TLS)としてモデル化され、自由電子は前形量子電子波束(QEW)として提示される。 QEWが短いか光周波数で変調されている場合、TLS量子状態は複数の変調関連QEWとコヒーレントに制御される。 この場合、ボーンの量子電子波動関数の確率論的解釈を用いたシュロディンガー方程式の解析的近似解に基づいて、多粒子ビームとの相互作用によるTLSの遷移確率を導出する。 完全量子密度行列計算法を用いて,解析モデルの信頼性をその妥当性範囲で検証する。 遷移確率は相関するQEWの数で2次的に増加し、理論的には完全なRabi振動を示す。 この研究は、形状のQEWのビームを利用してTLSの量子状態を構築する可能性を示している。

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