对IBM量子系统上谱线轮廓功率超宽化的观测

功率展宽是指两态量子跃迁中谱线轮廓随驱动场强度增加而展宽的现象。该效应常见于连续波驱动场景中,当辐射场强度超过跃迁饱和强度时便会发生,已被光谱学领域广泛研究。在脉冲场激发条件下,量子系统的光谱响应可能呈现显著差异:矩形脉冲会导致线性功率展宽,而平滑波形脉冲则表现出明显减弱的展宽效应——高斯波形呈对数型展宽,双曲正割波形甚至完全不展宽。近期【物理评论快报 132卷020802期(2024年)】该研究团队通过实验揭示了一个颠覆性现象:对于洛伦兹波形脉冲,反而会出现功率窄化效应——驱动脉冲振幅增大时谱轮廓宽度减小,观测到的窄化因子高达10倍。虽然高分辨光谱学致力于消除甚至逆转功率展宽,但该效应在促进非共振激发等应用中具有独特优势。该工作展示了一系列波形脉冲,其功率展宽程度远超相同脉冲面积的矩形脉冲。这些脉冲可分为两个波形家族:就第二个拉比振荡峰的宽度而言,二次方脉冲家族展宽因子达3.3倍,而偶指数脉冲家族更是超过3.5倍。

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