自发辐射过程中光子时域波形的任意调控
控制单量子发射体自发辐射过程中产生的光子时间波形与福克态统计特性,为建立混合量子系统、实现最优态传输及基于飞行量子比特的网络架构干涉稳定性提供了关键工具。该团队提出了一种可从任意寿命发射体生成任意时间波形光子的方法。该普适性方案仅对候选量子比特提出两点要求:(1)相位-宇称控制能力;(2)耦合基态与激发态能级场的振幅调制能力(该能级在弛豫过程中产生光子)。研究人员详细阐述了如何通过变分算法反馈原子布居数,从数值模拟与实验两方面寻找最优激发脉冲形状。此外,该工作开发了基于量子蒙特卡洛的工具来确定发射统计特性,并建立了最优后选择技术以确保光子生成协议的最大保真度。该研究将自身置于定制化单光子源与量子网络研究的背景下,对比了包括辐射后脉冲整形、时间门控及腔基方法在内的现有技术。相较而言,这种自由空间过程在波形生成方面具有更高灵活性,所需基础设施更少,且可广泛应用于任意频率或寿命的发射体。研究团队在囚禁174Yb+离子中演示了时间波形整形技术,通过光子波形的前馈验证,估算出可实现的过程保真度至少达到≈0.996。



