論文の概要: Optimal STIRAP shortcuts using the spin to spring mapping
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.16643v1
- Date: Wed, 27 Dec 2023 17:11:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-29 18:26:27.302794
- Title: Optimal STIRAP shortcuts using the spin to spring mapping
- Title（参考訳）: スピン・スプリングマッピングを用いた最適STIRAPショートカット
- Authors: Vasileios Evangelakos, Emmanuel Paspalakis, Dionisis Stefanatos
- Abstract要約: 我々は,3レベル$Lambda$量子系における集団移動を最大化する断熱性を求めるショートカットを導出した。
春の最適制御問題を解き、インパルスの解析式、ゼロ制御間隔の持続時間、特異制御を求める。
- 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 derive shortcuts to adiabaticity maximizing population transfer in a
three-level $\Lambda$ quantum system, using the spin to spring mapping to
formulate the corresponding optimal control problem on the simpler system of a
classical driven dissipative harmonic oscillator. We solve the spring optimal
control problem and obtain analytical expressions for the impulses, the
durations of the zero control intervals and the singular control, which are the
elements composing the optimal pulse sequence. We also derive suboptimal
solutions for the spring problem, one with less impulses than the optimal and
others with smoother polynomial controls. We then apply the solutions derived
for the spring system to the original system, and compare the population
transfer efficiency with that obtained for the original system using numerical
optimal control. For all dissipation rates used, the efficiency of the optimal
spring control approaches that of the numerical optimal solution for longer
durations, with the approach accomplished earlier for smaller decay rates. The
efficiency achieved with the suboptimal spring control with less impulses is
very close to that of the optimal spring control in all cases, while that
obtained with polynomial controls lies below, and this is the price paid for
not using impulses, which can quickly build a nonzero population in the
intermediate state. The analysis of the optimal solution for the classical
driven dissipative oscillator is not restricted to the system at hand but can
also be applied in the transport of a coherent state trapped in a moving
harmonic potential and the transport of a mesoscopic object in stochastic
thermodynamics.
- Abstract（参考訳）: 我々は,古典駆動型散逸型高調波発振器の簡易なシステム上で,対応する最適制御問題を定式化するためにスピン・スプリングマッピングを用いて,3レベル$\Lambda$量子系における集団移動を最大化する断熱性の導出を行う。
我々は、春の最適制御問題を解くとともに、最適パルス列を構成する要素であるインパルス、ゼロ制御間隔の持続時間、特異制御に関する解析式を得る。
また、スプリング問題に対して、最適値よりもインパルスが少ない部分最適解と、より滑らかな多項式制御を持つ部分最適解を導出する。
次に, スプリングシステムから導出された解を元のシステムに適用し, 数値最適制御による人口移動効率と元のシステムで得られた解を比較した。
全ての散逸率について、最適ばね制御の効率は、より小さな減衰率に対してより早く達成されたアプローチにより、より長い期間の数値最適解に近づく。
インパルスの少ない準最適バネ制御で達成される効率は、すべての場合において最適なバネ制御と非常に近いが、多項式制御で得られるものは以下であり、これはインパルスを使用しないために支払われる価格であり、中間状態において非ゼロ人口を迅速に構築することができる。
古典的消散発振器の最適解法の解析は、手元のシステムに限らず、運動する調和ポテンシャルに閉じ込められたコヒーレントな状態の輸送や、確率的熱力学におけるメソスコピックな物体の輸送にも適用することができる。
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