論文の概要: Robust population transfer by a detuning sign jump: from two-state quantum system to SU(2)-symmetric three-state quantum system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.10432v1
- Date: Thu, 11 Dec 2025 08:40:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-12 16:15:42.288901
- Title: Robust population transfer by a detuning sign jump: from two-state quantum system to SU(2)-symmetric three-state quantum system
- Title（参考訳）: デチューニングサインジャンプによるロバスト人口移動:二状態量子系からSU(2)対称三状態量子系へ
- Authors: Peter Chernev, Andon A. Rangelov,
- Abstract要約: 本研究では,急激なデチューニングの符号変化に基づく2段階駆動システムにおいて,ロバストな人口移動プロトコルを解析する。
強い結合では、このプロトコルは2つの外部状態間のほぼ完全な人口移動をもたらすことを示す。
- 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 propose and analyze a robust population-transfer protocol in a driven two-level system based on a sudden sign change of the detuning at the maximum of a smooth coupling pulse. Away from the jump the dynamics is adiabatic, while the sign flip produces a single nonadiabatic kick in the adiabatic basis. Within a simple stepwise adiabatic-sudden approximation we obtain a compact analytic expression for the final transition probability, identify the parameter regimes that yield high-fidelity inversion, and show that the result depends only on the change of the mixing angle across the detuning jump, i.e., solely on the ratio of the peak Rabi frequency to the detuning. Numerical simulations of the full time-dependent Schrödinger equation confirm the validity and robustness of this description over a broad parameter range. We then use the Majorana decomposition to extend the scheme to an SU(2)-symmetric three-state chain driven by the same coupling and detuning functions. In this setting the three-state propagator is expressed in closed form through the two-level Cayley-Klein parameters, which allows us to derive explicit transition probabilities for all three initial states. In particular, we show that for strong coupling the protocol yields almost complete population transfer between the two outer states, with only small transient population of the middle state, while retaining the same intrinsic robustness as in the underlying two-level model.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,スムーズな結合パルスの最大値におけるデチューニングの突然の符号変化に基づいて,駆動型2レベルシステムにおけるロバストな人口移動プロトコルを提案し,解析する。
ジャンプの他に、ダイナミックスは断熱的であり、サインフリップは断熱的に単一の非断熱的キックを生成する。
簡単な段階的に断熱・沈降近似で、最終遷移確率のコンパクトな解析式を取得し、高忠実度逆転をもたらすパラメータレジームを同定し、デチューニングジャンプにおける混合角の変化にのみ依存し、すなわち、ピークラビ周波数とデチューニングの比率にのみ依存することを示す。
フル時間依存シュレーディンガー方程式の数値シミュレーションにより、広いパラメータ範囲におけるこの記述の有効性とロバスト性を確認する。
次に、Majorana分解を用いてスキームをSU(2)対称三状態鎖に拡張し、同じ結合とデチューニング関数で駆動する。
この設定では、3状態プロパゲータは2レベルケイリー・クラインパラメータを通して閉じた形で表現され、3つの初期状態すべてに対して明示的な遷移確率を導出することができる。
特に, 強結合では, 2つの外状態間のほぼ完全な人口移動が得られ, 中間状態の小さな過渡的人口しか得られず, 基礎となる2レベルモデルと同じ本質的ロバスト性を維持していることを示す。
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