論文の概要: Defying Conventional Wisdom in Spectroscopy: Power Narrowing on IBM
Quantum
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.14187v2
- Date: Wed, 17 Jan 2024 07:30:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-18 20:48:38.283183
- Title: Defying Conventional Wisdom in Spectroscopy: Power Narrowing on IBM
Quantum
- Title（参考訳）: 分光学における従来の知恵の定義:IBM量子のパワーナローイング
- Authors: Ivo S. Mihov and Nikolay V. Vitanov
- Abstract要約: 2状態の量子遷移のスペクトル線プロファイルの拡大は、駆動場の振幅が増加するにつれて、電力を$-$拡大する。
IBM Quantum プロセッサ ibmq_manila 上のパワー・オブ・ツリアンパルス形状のクラスに対して、パワー・ナローイングが実験的に実証される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Power broadening $-$ the broadening of the spectral line profile of a
two-state quantum transition as the amplitude of the driving field increases
$-$ is a well-known and thoroughly examined phenomenon in spectroscopy. It
typically occurs in continuous-wave driving when the intensity of the radiation
field increases beyond the saturation intensity of the transition. In
pulsed-field excitation, linear power broadening occurs for a pulse of
rectangular temporal shape. Pulses with smooth shapes are known to exhibit much
less power broadening, e.g. logarithmic for a Gaussian pulse shape. It has been
predicted, but never experimentally verified, that pulse shapes which vanish in
time as $\sim |t|^{-\lambda}$ should exhibit the opposite effect $-$ power
narrowing $-$ in which the post-pulse transition line width decreases as the
amplitude of the driving pulse increases. In this work, power narrowing is
demonstrated experimentally for a class of powers-of-Lorentzian pulse shapes on
the IBM Quantum processor ibmq_manila. Reduction of the line width by a factor
of over 10 is observed when increasing the pulse area from $\pi$ to $7\pi$, in
a complete reversal of the power broadening paradigm. Moreover, thorough
theoretical and experimental study is conducted on the truncation of the pulse
wings which introduces a (small) power-broadened term which prevents power
narrowing from reaching extreme values $-$ a hitherto unknown cut-off
broadening effect for which an explicit analytical formula is derived. In the
absence of other power broadening mechanisms, Lorentzian pulses truncated at
sufficiently small values can achieve as narrow line profiles as desired.
- Abstract（参考訳）: 運動場の振幅が増加するにつれて、2状態の量子遷移のスペクトル線プロファイルを拡大する$-$は、分光においてよく知られ、徹底的に検討された現象である。
典型的には連続波駆動で発生し、放射場の強度が遷移の飽和強度を超えると増加する。
パルス場励起では、矩形側方形状のパルスに対して線形電力拡大が発生する。
滑らかな形状のパルスは、ガウスのパルス形状の対数運動など、はるかに少ない電力幅を示すことが知られている。
実験的に証明されていないが、$\sim |t|^{-\lambda}$として消滅するパルス形状は、駆動パルスの振幅が増大するにつれて後パルス遷移線幅が減少する、$-$のパワーを狭める逆効果を示す。
本研究は、IBM Quantumプロセッサ ibmq_manila 上のパワーオブローレンツパルス形状のクラスに対して、電力絞り実験を行った。
電力拡張パラダイムの完全な反転において、パルス領域を$\pi$から$7\pi$に増やす際に、ライン幅を10倍以上減少させるのが観察される。
さらに, パルス翼の停止に関する徹底的な理論的, 実験的研究を行い, 明示的な解析式を導出する未知のカットオフ拡大効果に対して, 最大値が$-$ に達することを防止した(小さい)パワー幅の項を導入する。
他のパワー拡張機構がない場合、ローレンツパルスは十分小さい値で切断され、所望の狭いラインプロファイルが得られる。
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