時間演化與動力學
拉比振盪
拉比振盪,是一個雙能級量子系統在被一個頻率調到接近其兩態能隙的穩定場驅動時,所呈現的有節奏的來回往復。系統並不會跳一次就停下,而是週期性地爬升到上態、又跌回下態、再次爬升,如此循環,像鐘擺一樣把概率在兩個能級之間平滑地盪來盪去。
這正是當驅動很強、時間尺度很短時——也就是費米黃金法則那單一穩定速率並不適用的區域——你所看到的景象。你得到的不是朝終態單向的漂移,而是相干的振盪。通過選擇施加場的時長,你可以讓系統完全激發、完全弛豫,或處於兩者之間任意的疊加態,而這正是操控量子位元與自旋的基礎。
振盪的步調由拉比頻率設定,它隨驅動強度的增大而增大。這一效應最早由伊西多·拉比在分子束實驗中研究,如今支撐著核磁共振、原子鐘與量子計算——在那裡,人們用一個精確計時的脈衝,把量子位元從一個態翻轉到另一個態,或把它置於一個刻意安排的疊加態。
P_excited(t) = sin²(Ω t / 2) at resonance, Ω = Rabi frequency
在共振時,上態概率以拉比頻率 Ω 作正弦振盪。
拉比振盪要求兩個能級之間保持相干。實際上,退相干與衰變會阻尼這種振盪,最終把它抹平為黃金法則所描述的那種穩定、單向的速率。
又稱
另見