CN116666190B - 一种电磁感应透明冷却的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本文公开一种电磁感应透明冷却的方法及装置，本发明实施例实现了统一、通用的电磁感应透明冷却方法，实现了核自旋大于0的离子的基态冷却，能够获得兆赫兹量级的有效带宽，为大规模离子量子计算的实现提供了技术支撑。
Description
技术领域
本文涉及但不限于离子阱技术，尤指一种电磁感应透明冷却的方法及装置。
背景技术
离子阱量子计算与量子模拟需要在离子阱中稳定囚禁离子晶体，并在多离子晶体中将每个简正模的声子态冷却到其基态或接近基态，即要求第m个简正模的平均声子数乃至/>；要冷却离子晶体，最简单直接的方法是多普勒冷却（DopplerCooling）方法，但多普勒冷却通常只能冷却到几个至几十个声子，无法将离子冷却到基态。为了实现基态冷却，通常被广泛选择的技术方式包括边带冷却（Resolved SidebandCooling）、偏振梯度冷却（Polarization Gradient Cooling）与电磁感应透明冷却（EITCooling）。
在相关技术中，技术人员借助拉曼跃迁来实施边带冷却；对单个离子，边带冷却能够将离子冷却到极低的声子数，理论上可以到达0声子态，但边带冷却的有效线宽很窄，通常不超过几十千赫兹，在大规模的离子晶体中，由于离子晶格的复杂性，本征振动频率众多；因此，要将每个模式都冷却到基态，需要不断调整边带冷却的频率，一个一个地冷却众多模式，极其低效。偏振梯度冷却受制于其理论限制，虽然能够突破多普勒冷却极限，但对于单离子最佳冷却极限仅为0.5个声子，多离子情况下甚至只能达到0.87个声子，其效果远差于边带冷却。电磁感应透明冷却技术是能够真正实现接近基态的宽带冷却方式；最早的电磁感应透明冷却理论限定在型三能级结构中，并在钙-40离子中得到了实验验证；钙-40离子的核自旋为0，因此利用其基态和第一激发态/>的各两个塞曼能级，配合偏振光，可以获得纯净的三能级系统，从而完美实施电磁感应透明冷却。对于更复杂的能级结构，例如具有1/2核自旋的镱-171离子，其基态/>和第一激发态/>各具有4个塞曼能级，因此更为复杂，直到近期才在实验中实现。电磁感应透明冷却技术能够实现宽频段的冷却，因此在大规模离子晶体中，电磁感应透明冷却技术能够直接同时冷却众多运动模式，而不必像边带冷却那样逐一进行冷却。但对于核自旋大于1/2的离子，如钡-137离子，由于更为复杂的能级结构，上述电磁感应透明冷却方案均不适用。
综上，对于核自旋大于0的离子量子比特，特别是核自旋大于1/2的离子种类，如何找到一种统一、有效的架构实现大规模离子晶体在宽频段的基态冷却，成为一个有待解决的问题，该问题严重制约了新型离子的使用与开发，阻碍了离子阱量子计算规模的提升，阻碍了离子阱量子计算的应用发展。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供一种电磁感应透明冷却的方法及装置，能够实现大规模离子晶体在宽频段的基态冷却。
本发明实施例提供了一种电磁感应透明冷却的方法，包括：
在外加磁场下，对被囚禁在离子阱中的核自旋的离子，施加第一泵浦光、第二泵浦光、/>偏振激光和/>偏振激光；
其中，所述核自旋的离子的基态能级/>和激发态能级/>均具有超精细能级结构，原子的总角动量量子数/>；所述第一泵浦光，用于将所述基态能级/>的第一超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级和/或第二超精细能级，所述第一超精细能级和所述第二超精细能级为所述超精细能级结构中两个不同的能级；所述基态能级/>的第一超精细能级和激发态能级/>的第一超精细能级具有相同的原子的总角动量量子数，所述基态能级/>的第二超精细能级和激发态能级/>的第二超精细能级具有相同的原子的总角动量量子数；所述/>偏振激光为电磁感应透明冷却EIT的泵浦光，用于将所述基态能级/>的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第二超精细能级；所述/>偏振激光为EIT的探测光，用于将所述基态能级/>的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级和/或第二超精细能级；所述第二泵浦光，用于将离子亚稳态能级/>与高激发态能级耦合，使得落入其中的布居数转移回到基态能级/>与激发态能级/>的循环；所述高激发态能级包括除所述基态能级/>和所述能级/>之外的其他能级，所述离子包括：除核自旋为1/2且第一超精细能级总角动量量子数小于第二超精细能级总角动量量子数时的离子。
另一方面，本发明实施例还提供一种电磁感应透明冷却的装置，包括：磁场单元、离子阱和激光单元；其中，
离子阱设置为：囚禁核自旋的离子；
磁场单元设置为：对被囚禁在离子阱中的核自旋的离子施加外加磁场；
激光单元设置为：对被囚禁在离子阱中的核自旋的离子，施加第一泵浦光、第二泵浦光、/>偏振激光和/>偏振激光；
其中，所述核自旋的离子的基态能级/>和激发态能级/>均具有超精细能级结构，原子的总角动量量子数/>；所述第一泵浦光，用于将所述基态能级/>的第一超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级和/或第二超精细能级，所述第一超精细能级和所述第二超精细能级为所述超精细能级结构中两个不同的能级；所述基态能级/>的第一超精细能级和激发态能级/>的第一超精细能级具有相同的原子的总角动量量子数，所述基态能级/>的第二超精细能级和激发态能级/>的第二超精细能级具有相同的原子的总角动量量子数；所述偏振激光为电磁感应透明冷却EIT的泵浦光，用于将所述基态能级/>的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第二超精细能级；所述/>偏振激光为EIT的探测光，用于将所述基态能级/>的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级和/或第二超精细能级；所述第二泵浦光，用于将离子亚稳态能级/>与高激发态能级耦合，使得落入其中的布居数转移回到基态能级/>与激发态能级/>的循环；所述高激发态能级包括除所述基态能级/>和所述能级/>之外的其他能级，所述离子包括：除核自旋为1/2且第一超精细能级总角动量量子数小于第二超精细能级总角动量量子数时的离子。
本申请技术方案包括：在外加磁场下，对被囚禁在离子阱中的核自旋的离子，施加第一泵浦光、第二泵浦光、/>偏振激光和/>偏振激光；其中，所述核自旋/>的离子的基态能级/>和激发态能级/>均具有超精细能级结构，原子的总角动量量子数/>；所述第一泵浦光，用于将所述基态能级/>的第一超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级和/或第二超精细能级，所述第一超精细能级和所述第二超精细能级为所述超精细能级结构中两个不同的能级；基态能级的第一超精细能级和激发态能级/>的第一超精细能级具有相同的原子的总角动量量子数，基态能级/>的第二超精细能级具有相同的原子的总角动量量子数；所述偏振激光为电磁感应透明冷却EIT的泵浦光，用于将所述基态能级/>的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第二超精细能级；所述/>偏振激光为EIT的探测光，用于将所述基态能级/>的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级和/或第二超精细能级；所述第二泵浦光，用于将离子亚稳态能级/>与高激发态能级耦合，使得落入其中的布居数转移回到基态能级/>与激发态能级/>的循环；所述高激发态能级包括除所述基态能级/>和所述能级/>之外的其他能级，所述离子包括：除核自旋为1/2且第一超精细能级总角动量量子数小于第二超精细能级总角动量量子数时的离子。本发明实施例实现了统一、通用的电磁感应透明冷却方法，实现了核自旋大于0的离子的基态冷却，能够获得兆赫兹量级的有效带宽，为大规模离子量子计算的实现提供了技术支撑。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例电磁感应透明冷却的装置的结构框图；
图2为本发明应用示例能级结构的示意图；
图3为应用示例能级结构与电磁感应透明冷却架构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例提供一种电磁感应透明冷却的方法，包括：
在外加磁场下，对被囚禁在离子阱中的核自旋的离子，施加第一泵浦光、第二泵浦光、/>偏振激光和/>偏振激光；
其中，核自旋的离子的基态能级/>和激发态能级/>均具有超精细能级结构，原子的总角动量量子数/>；第一泵浦光，用于将基态能级/>的第一超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级和/或第二超精细能级，第一超精细能级和第二超精细能级为超精细能级结构中两个不同的能级；基态能级/>的第一超精细能级和激发态能级/>的第一超精细能级具有相同的原子的总角动量量子数，基态能级/>的第二超精细能级和激发态能级/>的第二超精细能级具有相同的原子的总角动量量子数；/>偏振激光为电磁感应透明冷却EIT的泵浦光，用于将基态能级/>的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第二超精细能级；/>偏振激光为EIT的探测光，用于将基态能级/>的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级和/或第二超精细能级；第二泵浦光，用于将离子亚稳态能级/>与高激发态能级耦合，使得落入其中的布居数转移回到基态能级/>与激发态能级/>的循环；高激发态能级包括除基态能级/>和能级/>之外的其他能级，离子包括：除核自旋为1/2且第一超精细能级总角动量量子数小于第二超精细能级总角动量量子数时的离子。
在一种示例性实例中，本发明实施例可以根据第一泵浦光、第二泵浦光、偏振激光和/>偏振激光的上述功能，参照激光的相关原理选择用于实施上述离子的基态冷却的激光。
需要说明的是，本发明实施例中的第一超精细能级可以是或/>；第一超精细能级可以是/>时，第二超精细能级为/>；第一超精细能级可以是/>时，第二超精细能级为；第一超精细能级和第二超精细能级为超精细能级结构中的两个不同的能级。
本发明实施例实现了统一、通用的电磁感应透明冷却方法，实现了核自旋大于0的离子的基态冷却，能够获得兆赫兹量级的有效带宽，为大规模离子量子计算的实现提供了技术支撑。
在一种示例性实例中，当离子的核自旋为1/2且第一超精细能级总角动量量子数大于第二超精细能级总角动量量子数时时，本发明实施例方法还包括：
以第一泵浦光作为EIT的泵浦光，将偏振激光和/>偏振激光替换为第三泵浦光，第三泵浦光为EIT的探测光，用于将基态能级/>的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级。
电磁感应透明（EIT）冷却的核心实现方式是利用激光与离子的相互作用，通过一束或多束激光（EIT泵浦光）构造出具有暗态的哈密顿量，从而使得离子能够经过一段时间的EIT泵浦过程后进入到暗态中，不再对EIT泵浦光做出响应并放射出光子；此过程中离子不断被泵浦后放射出光子，能够带走离子的动能。若离子被冷却到基态的同时落入暗态，则不再对激光有所响应，也不会辐射出光子反过来重新加热。因此，额外加入一束弱光强的EIT探测光，将离子的量子态从暗态中转移出来，通过预设范围内改变哈密顿量，即可使得离子最终能够在泵浦循环中不断放出光子，释放能量，从而最终被冷却到基态。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的耦合包含预设的失谐；
其中，失谐的失谐量小于离子对应于基态能级与激发态能级/>跃迁的自然线宽的20倍。
需要说明的是，本发明实施例自然线宽与激发态能级的关系，为本领域技术人员的公知常识，在此不做赘述。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的第一泵浦光至少包含偏振成分。
在一种示例性实例中，本发明实施例预设的失谐包括：
蓝失谐（正的）、红失谐（负的）、近共振（趋近于零）和共振。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的偏振激光的光强强于/>偏振激光的光强。
在一种示例性实例中，本发明实施例中外加磁场包括：
由永磁体和/或线圈在离子处施加的预设强度的磁场；
其中，预设强度的磁场用于引起能级自然的塞曼能级劈裂，并确定量子化方向。在一种示例性实例中，本发明实施例可以根据离子种类，参照相关原理确定外加磁场的强度。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的第二泵浦光含有覆盖所有的亚稳态能级的超精细能级结构的两种以上频率成分。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的偏振激光可以是只含有/>偏振，也可以只含有/>偏振，或两者的任意比例混合。
图1为本发明实施例电磁感应透明冷却的装置的结构框图，如图1所示，包括：磁场单元、离子阱和激光单元；其中，
离子阱设置为：囚禁核自旋的离子；
磁场单元设置为：对被囚禁在离子阱中的核自旋的离子施加外加磁场；
激光单元设置为：对被囚禁在离子阱中的核自旋的离子，施加第一泵浦光、第二泵浦光、/>偏振激光和/>偏振激光；
其中，核自旋的离子的基态能级/>和激发态能级/>均具有超精细能级结构，原子的总角动量量子数/>；第一泵浦光，用于将基态能级/>的第一超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级和/或第二超精细能级，第一超精细能级和第二超精细能级为超精细能级结构中两个不同的能级；所述基态能级/>的第一超精细能级和激发态能级/>的第一超精细能级具有相同的原子的总角动量量子数，所述基态能级/>的第二超精细能级和激发态能级/>的第二超精细能级具有相同的原子的总角动量量子数；/>偏振激光为电磁感应透明冷却EIT的泵浦光，用于将基态能级/>的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第二超精细能级；/>偏振激光为EIT的探测光，用于将基态能级/>的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级和/或第二超精细能级；第二泵浦光，用于将离子亚稳态能级与高激发态能级耦合，使得落入其中的布居数转移回到基态能级/>与激发态能级/>的循环；高激发态能级包括除基态能级/>和能级/>之外的其他能级，离子包括：除核自旋为1/2且第一超精细能级总角动量量子数小于第二超精细能级总角动量量子数时的离子。
在一种示例性实例中，本发明实施例激光单元还设置为：以第一泵浦光作为EIT的泵浦光，将偏振激光和/>偏振激光替换为第三泵浦光，当离子的核自旋为1/2且第一超精细能级总角动量量子数大于第二超精细能级总角动量量子数时，对被囚禁在离子阱中的核自旋为1/2且第一超精细能级大于第二超精细能级的离子，施加第一泵浦光、第二泵浦光和第三泵浦光；
其中，第三泵浦光为EIT的探测光，用于将基态能级的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的耦合包含预设的失谐；
其中，失谐的失谐量小于离子对应于基态能级与激发态能级/>跃迁的自然线宽的20倍。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的预设的失谐包括：
蓝失谐（正的）、红失谐（负的）、近共振（趋近于零）和共振（失谐量为0）。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的偏振激光的光强强于/>偏振激光的光强。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的偏振激光的光强是/>偏振激光的光强的3倍以上。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的磁场单元由永磁体或线圈组成，是设置为在离子处施加的预设强度的磁场；其中，预设强度的磁场用于引起能级自然的塞曼能级劈裂和确定量子化方向。在一种示例性实例中，本发明实施例可以根据离子种类，参照相关原理确定外加磁场的强度。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的第二泵浦光含有覆盖所有的亚稳态能级的超精细能级结构的两种以上频率成分。
在一种示例性实例中，本发明实施例中的偏振激光可以是只含有/>偏振，也可以只含有/>偏振，或两者的任意比例混合。
以下通过应用示例对本发明实施例进行简要说明，应用示例仅用于陈述本发明实施例，并不用于限定本发明的保护范围。
应用示例
对用于离子阱量子计算的离子，其核自旋为的，基态能级/>和激发态能级/>具有角动量/>，和相似的超精细结构/>（不同在于其超精细结构和塞曼能级劈裂大小，结构完全类似），每一个超精细能级在外加磁场的作用下劈裂为，共计/>个塞曼能级。当离子处于激发态/>时会很快自发辐射到基态能级/>或亚稳态能级/>，其分支比因离子种类不同而有所区别。
图2为本发明应用示例能级结构的示意图，如图2所示，对于核自旋的离子，以/>为例，其基态能级与激发态能级均包含超精细结构/>；因此，在外加磁场的作用下各自劈裂为8个塞曼子能级。图2中所标注的“叉”表明该跃迁为偶极禁戒跃迁，以激发态能级选取/>为例，本发明实施例中的电磁感应透明冷却共设计四组激光：
参见图2中的实粗箭头，第一泵浦光至少含有偏振成分能够将上的布居数泵浦到/>和/或/>；
参见图2中的阴影粗箭头，第二泵浦光将因自发辐射落入亚稳态能级的布居数泵浦到激发态能级，将其直接或间接地带回/>循环；
参见图2中的实线细箭头，偏振激光将/>与耦合，作为强光具有失谐量/>，由于选择定则，与/>之间的跃迁被禁止，因此将分别与/>耦合；
参见图2中的点状细线箭头，偏振激光将/>与和/或/>耦合，作为弱光具有失谐量/>；
其中，第一泵浦光与第二泵浦光使得核自旋离子复杂的能级结构被简化为与/>能级，共计/>个塞曼子能级；强光强的/>偏振激光使得/>中除/>外的所有塞曼子能级均作为标准电磁感应透明冷却架构中的泵浦耦合能级；弱光强的/>偏振激光将第一泵浦光、第二泵浦光和偏振激光所构成哈密顿量的暗态/>转移出来，从而形成冷却循环，实现电磁感应透明冷却。
图3为应用示例能级结构与电磁感应透明冷却架构示意图，图3中的离子为核自旋离子，在一种示例性实例中，此处第一超精细能级/>大于第二超精细能级；图中第一泵浦光为强光，具有失谐量/>，此时即可构造暗态/>。作为一种简化，/>偏振激光和/>偏振激光用第三泵浦光代替，为弱光，具有失谐量/>，用于将基态能级/>的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级，将暗态/>转移出来，从而形成冷却循环，实现电磁感应透明冷却。图3右侧展示了将利用第二泵浦光将/>的布居数转移到某高激发态能级，而后这部分布居数会自发辐射掉落回/>或/>能级，从而实现间接泵浦，将其带回/>循环。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质（或非暂时性介质）和通信介质（或暂时性介质）。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息（诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据）的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于 RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘（DVD）或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
Claims (9)
1.一种电磁感应透明冷却的方法，包括：
在外加磁场下，对被囚禁在离子阱中的核自旋的离子，施加第一泵浦光、第二泵浦光、/>偏振激光和/>偏振激光；
其中，所述核自旋的离子的基态能级/>和激发态能级/>均具有超精细能级结构，原子的总角动量量子数/>；
所述第一泵浦光，用于将所述基态能级的第一超精细能级耦合到激发态能级的第一超精细能级和/或第二超精细能级，所述第一超精细能级和所述第二超精细能级为所述超精细能级结构中两个不同的能级；所述基态能级/>的第一超精细能级和激发态能级/>的第一超精细能级具有相同的原子的总角动量量子数，所述基态能级的第二超精细能级和激发态能级/>的第二超精细能级具有相同的原子的总角动量量子数；所述/>偏振激光为电磁感应透明冷却EIT的泵浦光，用于将所述基态能级的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第二超精细能级；所述/>偏振激光为EIT的探测光，用于将所述基态能级/>的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级和/或第二超精细能级；所述第二泵浦光，用于将离子亚稳态能级/>与高激发态能级耦合，使得落入其中的布居数转移回到基态能级/>与激发态能级的循环；所述高激发态能级包括除所述基态能级/>和所述能级/>之外的其他能级，所述离子包括：除核自旋为1/2且第一超精细能级总角动量量子数小于第二超精细能级总角动量量子数时的离子。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当离子的核自旋为1/2且第一超精细能级总角动量量子数大于第二超精细能级总角动量量子数时，所述方法还包括：
以所述第一泵浦光作为EIT的泵浦光，将所述偏振激光和/>偏振激光替换为第三泵浦光，第三泵浦光为EIT的探测光，用于将所述基态能级/>的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述耦合包含预设的失谐；
其中，所述失谐的失谐量小于离子对应于基态能级与激发态能级/>跃迁的自然线宽的20倍。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一泵浦光至少包含偏振成分。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设的失谐包括：
蓝失谐、红失谐、近共振和共振。
6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述EIT泵浦光的光强强于EIT探测光的光强。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述外加磁场包括：
由永磁体和/或线圈在所述离子处施加的预设强度的磁场；
其中，所述预设强度的磁场用于引起能级自然的塞曼能级劈裂，并确定量子化方向。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二泵浦光含有覆盖所有的亚稳态能级的超精细能级结构的两种以上频率成分。
9.一种电磁感应透明冷却的装置，包括：磁场单元、离子阱和激光单元；其中，
离子阱设置为：囚禁核自旋的离子；
磁场单元设置为：对被囚禁在离子阱中的核自旋的离子施加外加磁场；
激光单元设置为：对被囚禁在离子阱中的核自旋的离子，施加第一泵浦光、第二泵浦光、/>偏振激光和/>偏振激光；
其中，所述核自旋的离子的基态能级/>和激发态能级/>均具有超精细能级结构，原子的总角动量量子数/>；所述第一泵浦光，用于将所述基态能级/>的第一超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级和/或第二超精细能级，所述第一超精细能级和所述第二超精细能级为所述超精细能级结构中两个不同的能级；所述基态能级/>的第一超精细能级和激发态能级/>的第一超精细能级具有相同的原子的总角动量量子数，所述基态能级/>的第二超精细能级和激发态能级/>的第二超精细能级具有相同的原子的总角动量量子数；所述/>偏振激光为电磁感应透明冷却EIT的泵浦光，用于将所述基态能级/>的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第二超精细能级；所述/>偏振激光为EIT的探测光，用于将所述基态能级的第二超精细能级耦合到激发态能级/>的第一超精细能级和/或第二超精细能级；所述第二泵浦光，用于将离子亚稳态能级/>与高激发态能级耦合，使得落入其中的布居数转移回到基态能级/>与激发态能级/>的循环；所述高激发态能级包括除所述基态能级/>和所述能级/>之外的其他能级，所述离子包括：除核自旋为1/2且第一超精细能级总角动量量子数小于第二超精细能级总角动量量子数时的离子。
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