实验观察到两自旋系统量子控制景观中的鞍点

0 下载量 158 浏览量 更新于2024-08-27 收藏 574KB PDF 举报
本文是一篇研究论文,发表于《物理评论A》第91卷,第4期,2015年,题为"实验观察到量子控制景观中的鞍点:一个双量子系统的案例"。随着量子控制实验的日益成功,控制景观分析作为一种理论工具被开发出来,用于解析实验结果。在量子系统中,通过电磁场进行调控时,可观测量作为控制场的函数会形成一个控制景观。理论研究预测了这些景观上存在关键点,包括具有不确定Hessian(雅可比矩阵的二阶导数矩阵)的鞍点。 论文的核心内容聚焦于对双量子系统(例如13C标记的氯仿13CHCl3中的两个核自旋)的核磁共振控制实验。作者Qiuyang Sun、István Pelczer、Gregory Riviello、Re-Bing Wu和Herschel Rabitz来自普林斯顿大学化学系和清华大学自动化系,以及量子信息科学和技术中心,他们共同探讨了如何在实际实验条件下观察并验证理论预测的鞍点现象。实验中,他们细致地设计了控制序列,通过对电磁场的精细调整,探索了系统响应的敏感性,并通过数值分析方法解析了控制景观的形状和鞍点特性。 通过实验,研究人员观察到了量子控制系统中鞍点的存在,这些鞍点对应着控制参数空间中的局部极小值与极大值之间的临界点,其Hessian矩阵的某些特征值为零,表明局部稳定性和不稳定性同时存在。这种发现对于理解量子控制的复杂性、优化控制策略以及避免不必要的动力学陷阱具有重要意义。此外,这项工作还为未来的量子计算和量子信息处理提供了实证基础,促进了理论与实验的深度融合,推动了量子控制领域的前沿研究。