論文の概要: Optimization of multistate STIRAP by pulse shaping

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.15915v1
• Date: Fri, 17 Jul 2026 12:43:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-20 17:56:52.850195
• Title: Optimization of multistate STIRAP by pulse shaping
• Title（参考訳）: パルス整形による多状態STIRAPの最適化
• Abstract要約: マルチステート刺激ラマン断熱路(STIRAP)における人口移動改善のためのパルス整形法を提案する。 この手法は、以前は2状態と3状態のシステムで使われていた準並列・退化法を、追加のショートカット場を導入することなく、多状態の連鎖に拡張する。 数値シミュレーションにより、最適化パルスは標準ガウスパルスと比較して、集団移動誤差を桁違いに低減できることが示された。
• 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 a pulse-shaping method for improving population transfer in multistate stimulated Raman adiabatic passage (STIRAP) with nearest-neighbour couplings only. The method extends the quasiparallel-eigenenergy approach, previously used for two- and three-state systems, to multistate chains without introducing additional shortcut fields. The pump and Stokes fields are shaped so that the eigenenergies closest to the dark state remain nearly parallel to it during the central part of the interaction, where nonadiabatic transitions are most likely to occur. We derive analytic prescriptions for the required pulse shapes and apply them to five-, seven-, and nine-state chains formed by magnetic sublevels of degenerate manifolds with angular momenta $J_g\rightarrow J_e=J_g$ and $J_g\rightarrow J_e=J_g-1$ driven by a pair of right- and left-circularly polarized pulses. Numerical simulations show that the optimized pulses can reduce the population transfer error by several orders of magnitude compared to standard Gaussian pulses. The same shapes also improve robustness against variations of the peak Rabi frequency, the single-photon detuning, and the multiphoton detuning. The comparison between the two angular-momentum families shows that the $J_g\rightarrow J_g$ chains are generally more favourable, because their Clebsch-Gordan coefficients keep the relevant bright-state gap larger in the region where the dark state changes most rapidly. Finally, simulations with spontaneous emission show that the optimized resonant pulses remain advantageous in the lossy regime as well.
• Abstract（参考訳）: マルチステート型Raman adiabatic passage (STIRAP) におけるパルス整形法を提案する。 この手法は、以前は2状態と3状態のシステムで使われていた準並列・退化法を、追加のショートカット場を導入することなく、多状態の連鎖に拡張する。 ポンプとストークスの磁場は、暗黒状態に最も近いアイジェネギーが相互作用の中央でほぼ平行に保たれるように形成され、非断熱遷移が起こる可能性が最も高い。 所要パルス形状について解析的処方則を導出し, 角モーメントa$J_g\rightarrow J_e=J_g$ と $J_g\rightarrow J_e=J_g-1$ の縮退多様体の磁化サブレベルによって形成される5, 7, 9状態鎖に適用する。 数値シミュレーションにより、最適化パルスは標準ガウスパルスと比較して、集団移動誤差を桁違いに低減できることが示された。 同じ形状は、ピークRabi周波数、単一光子デチューニング、および多光子デチューニングの変動に対するロバスト性も改善する。 J_g\rightarrow J_g$ 鎖は、それらのクレブシュ・ゴルダン係数が、暗黒状態が最も急速に変化する領域において、関連する明るい状態のギャップを大きく保っているため、一般的にはより好ましい。 最後に、自然放出によるシミュレーションは、最適化された共鳴パルスが損失状態においても有利であることを示している。

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