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Controlling the shape of a quantum wavefunction

机译：控制量子波函数的形状

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摘要

The ability to control the shape and motion of quantum states may lead to methods for bond-selective chemistry and novel quantum technologies, such as quantum computing. The classical coherence of laser light has been used to guide quantum systems into desired target states through interfering pathways. These experiments used the control of target properties—such as fluorescence from a dye solution, the current in a semiconductor or the dissociation fraction of an excited molecule— to infer control over the quantum state. Here we report a direct approach to coherent quantum control that allows us to actively manipulate the shape of an atomic electron's radial wavefunction. We use a computer-controlled laser to excite a coherent state in atomic caesium. The shape of the wavefunction is then measured and the information fed back into the laser control system, which reprograms the optical field. The process is iterated until the measured shape of the wavefunction matches that of a target wavepacket, established at the start of the experiment. We find that, using a variation of quantum holography to reconstruct the measured wavefunction, the quantum state can be reshaped to match the target within two iterations of the feedback loop.
机译：控制量子态的形状和运动的能力可能导致键选择化学方法和新型量子技术的发展，例如量子计算。激光的经典相干性已被用来通过干扰路径将量子系统引导到所需的目标状态。这些实验使用目标特性的控制（例如染料溶液发出的荧光，半导体中的电流或激发分子的离解分数）来推断对量子态的控制。在这里，我们报告了一种用于相干量子控制的直接方法，该方法使我们能够主动控制原子电子的径向波函数的形状。我们使用计算机控制的激光激发原子铯中的相干态。然后测量波函数的形状，并将信息反馈到激光控制系统，该系统对光场进行重新编程。重复此过程，直到测量的波函数形状与在实验开始时建立的目标波包的形状匹配为止。我们发现，使用量子全息术的变体来重建测得的波函数，可以在反馈环路的两次迭代内将量子状态整形为与目标匹配。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |1999年第6716期|p.233-235|共3页
  • 作者

    T. C. Weinacht; J. Ahn; P. H. Bucksbaum;

  • 作者单位
  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 自然科学总论;
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