快速手性拆分与最优控制

该研究将“在有限控制场条件下实现最小时间完美手性拆分”的问题,构建为两个非相互作用自旋-1/2系统的最优控制问题。研究假设两个拉曼场(泵浦场和斯托克斯场)具有相同的控制边界,而直接连接两个低能态的场具有不同的边界值。通过控制理论分析,该团队证明最优控制场只能取边界值或零值(后者对应奇异控制)。随后结合数值最优控制和直观论证,针对较大控制边界比值的情况,识别出若干三阶段对称最优脉冲序列,并解析计算出脉冲时序与该比值的函数关系。当边界比值较小时,数值最优控制表明最优脉冲序列会失去对称性且阶段数通常增加。在所有案例中,解析或数值最优方案均比其他脉冲方案更快实现完美手性拆分,这主要归功于控制场的协同作用。该工作预期将在需要手性分离的众多自然科学领域产生广泛的应用价值。

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提交arXiv: 2025-12-28 16:52

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