論文の概要: Optimal control of population transfer in multi-level systems by dynamical quantum geometric tensor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.20131v1
- Date: Tue, 23 Dec 2025 07:50:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-24 19:17:49.789515
- Title: Optimal control of population transfer in multi-level systems by dynamical quantum geometric tensor
- Title（参考訳）: 動的量子幾何テンソルによるマルチレベルシステムの集団移動の最適制御
- Authors: Guan-Qiang Li, Yu-Qi Zhang, Hao Guo, You-Jiao Dong, Zhi-Yu Lin, Ping Peng,
- Abstract要約: 量子幾何学の観点から,マルチレベルシステムにおける人口移動の最適制御について検討した。
3段階のシステムでは、最適なSTIRAP方式は人口を最終状態に移す際の98%以上の効率を持ち、従来のSTIRAPの転送効率は約72%である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.784237256241038
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The optimal control of population transfer for multi-level systems is investigated from the perspective of quantum geometry. Firstly, the general theoretical framework of optimizing the stimulated Raman adiabatic passage (STIRAP) scheme based on the dynamical quantum geometric tensor is given, and then the dynamical quantum geometric tensor and the nonadiabatic transition rate are calculated by taking the detuned $Λ$-type three-level system and tripod-type four-level system for example. Secondly, the transfer dynamics of the particle population of the system are investigated in detail. For a three-level system, the optimal STIRAP scheme has an efficiency of over 98\% in transferring the population to the final state, while the transfer efficiency of traditional STIRAP is about 72\%. The superposition states with arbitrary proportions can be efficiently prepared for a four-level system due to the decoupling of the degenerate dark states. Finally, the influences of system parameters, such as the operation time of the Rabi pulses, the amplitude fluctuation and the single-photon detuning, on the transfer process are discussed. Especially, the phenomenon of the adiabatic resonance transfer is revealed. Choosing the pulse parameters in the resonance window can reduce the infidelity of the population transfer to below $10^{-3}$. It is found that the optimal STIRAP scheme by the dynamical quantum geometric tensor provides faster and more efficient transfer than the traditional STIRAP scheme.
- Abstract（参考訳）: 量子幾何学の観点から,マルチレベルシステムにおける人口移動の最適制御について検討した。
まず、動的量子幾何テンソルに基づいて刺激されたラマン断熱通路(STIRAP)を最適化する一般的な理論的枠組みが与えられ、次に、変形された$$$$型3レベル系と三脚型4レベル系を例に、動的量子幾何テンソルと非断熱遷移率を算出する。
第2に, 系の粒子集団の移動動態を詳細に検討した。
3段階のシステムでは、最適なSTIRAP方式は人口を最終状態に移す際の効率が98倍を超え、従来のSTIRAPの転送効率は約72倍である。
任意の比率の重ね合わせ状態は、縮退した暗黒状態の疎結合により、4段階の系に対して効率的に準備することができる。
最後に,Rabiパルスの動作時間,振幅変動,単一光子デチューニングなどのシステムパラメータが伝達過程に与える影響について考察した。
特に、断熱性共鳴伝達現象が明らかにされる。
共振窓におけるパルスパラメータの選択は、人口移動の不確かさを10^{-3}$以下に抑えることができる。
動的量子幾何テンソルによる最適STIRAPスキームは、従来のSTIRAPスキームよりも高速で効率的な転送を提供する。
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