JP2012058547A - 量子情報処理方法及び量子情報処理装置 - Google Patents
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Abstract
発明が解決しようとする課題は、STIRAPによるポピュレーション移動を実行するために最適な光パルスの波形を提供することにある。
【解決手段】
発明の一実施形態による量子情報処理方法は、下2状態|0>、|1>、上1状態|2>を有する物理系に対し、|0>‐|2>遷移、|1>‐|2>遷移に共鳴する2つのパルス(以下、それぞれパルス0、パルス1)を照射することによって、移動時間Tの間に前記物理系の状態を|0>から|1>へ変化させる量子情報処理方法及び装置であって、移動時間の中央部分においてはパルスの時間変化がそのラビ周波数に比べて十分ゆっくりであり断熱的に量子状態変化を行い、移動時間の初めと終わりの部分においては非断熱的な量子状態変化を適切に行うことによって、中央部分での断熱的変化において上状態|2>の存在確率を最小限に抑えることができることを特徴とする。
【選択図】 図9
Description
この系のハミルトニアンおよびその固有値・固有状態は次のようになる:
STIRAPのもう1つの利点は、励起状態の緩和の影響を受けにくいことである。STIRAPの間、系の状態は常にダーク状態に非常に近い状態にある。ダーク状態は励起状態を含まないため、励起状態の緩和の影響が小さい。
全光パワーを無駄なく利用したほうが良いので、不等式(4)において等号が成り立つ場合を考える。さらにμ0=μ1の場合、2つの光パルスのラビ周波数の2乗の和が一定となり、
図4にμ0=μ1の場合の最適解の効果を示す。比較する従来例としては、幅とパルス間隔を最適な値に選んだ幅の等しい2つのガウシアンパルスを使った。(移動効率99.99%以上に限定し、その中でIeが最小になるものを選んだ。最適解の方の移動効率は
固体中でのSTIRAPがPr3+:Y2SiO5(以下、Pr:YSO)のPr3+イオンの状態を用いて初めて実現された(H. Goto and K. Ichimura, Phys. Rev. A 74, 053410 (2006)参照)。本実施例でもターゲットとしてPr:YSOを利用する。(レーザー冷却された原子やイオンに対しても同様に実現できる。)上記の論文ではガウシアンパルスが用いられたが、本実施例では本発明のパルス波形を使う。
201〜205・・・高反射ミラー
301・・・電気光学効果素子(EOM)
401・・・偏光ビームスプリッター(PBS)
501・・・ビームスプリッター
601〜603・・・半波長板
701・・・CWリング色素レーザー
801・・・クライオスタット
901・・・Pr3+:Y2SiO5結晶
1001,1002・・・光検出器
1101・・・制御装置
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