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物理学院蔡建明教授团队观测到频域上的拉曼跃迁过程

11月19日,物理学国际权威期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)在线刊发了物理学院蔡建明教授团队在固态单自旋量子调控方面的最新研究成果:《固态单量子自旋的佛洛凯-拉曼跃迁现象的观测》(Observation of Floquet Raman transition in a driven solid-state spin system)。2015级直博生束紫俊、2016级直博生刘宇为论文共同第一作者,蔡建明和张少良副教授为论文通讯作者。德国乌尔姆大学的Martin B. Plenio教授及Fedor Jelezko教授参与了该项工作。

量子信息科学技术是通过对原子、电子、光子等量子物理体系的量子态进行调控与检测,来实现远超当前技术水平的获取信息、处理信息、传输信息的能力,并有望带来颠覆性的技术革新。如何不断提升量子物理体系的调控能力,是实现量子信息科学技术发展的核心要素之一。

目前学界广泛应用的对原子、自旋量子态的操控方法,主要是基于拉比振荡或者受激拉曼跃迁过程。这两种典型的量子动力学过程需要共振的周期性驱动场,或者仅适用于多能级量子体系。在前期相关工作的基础上,蔡建明团队首次在固态单自旋量子体系中观测到了频域上的拉曼跃迁过程(Floquet Raman transition),这一新颖的量子动力学过程提供了一种新的量子调控手段。值得一提的是,该方法实现了以低频失谐场来进行有效的量子调控,将来可应用于多种量子物理体系的操控,推动包括量子传感在内的量子信息科学技术的发展与应用。实验观测到的频域上的拉曼跃迁过程,也为研究量子输运的动力学模型、探究量子绝热条件的有效性等量子物理的重要问题提供了一个新的物理平台。

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