Une technique de transfert de population adiabatique — Stimulated Raman Adiabatic Passage — qui utilise une séquence contre-intuitive d'impulsions cohérentes dans une configuration à trois niveaux Λ pour transférer la population entre deux états de longue durée de vie via un état propre sombre transitoire (non radiatif), évitant l'occupation du niveau intermédiaire subissant des pertes.

Principe

En façonnant deux champs de conduite dépendant du temps (pump et Stokes) de telle sorte que le système suive adiabatiquement un état propre sombre formé d'une superposition cohérente des deux états cibles et excluant l'excité intermédiaire, la population est transférée avec grande fidélité à condition de maintenir conditions adiabatiques et cohérence.

Démonstration

Dans un système Λ avec états |1>, |2> (états fondamentaux cibles) et |3> (état excité perdant), appliquer l'impulsion Stokes avant l'impulsion pump (ordre contre-intuitif) et les recouvrir adiabatiquement produit un transfert presque unitaire de |1> vers |2> tandis que |3> reste essentiellement non peuplé.

Mauvaise application

Employer des impulsions trop courtes, insuffisamment recouvertes, détunées au-delà des tolérances prévues, ou en présence d'une forte déphasage, brisera le suivi adiabatique de l'état sombre et provoquera des pertes via l'état intermédiaire et une réduction de l'efficacité du transfert.

Conséquence

STIRAP permet un transfert ou une préparation d'état robuste et efficace qui minimise les pertes par émission spontanée et la sensibilité aux erreurs d'aire d'impulsion ; il est largement utilisé pour le contrôle cohérent d'atomes, de molécules et de qubits solides quand une structure trois-niveaux adéquate et la cohérence sont disponibles.

Inversion

L'approche inverse consiste en une impulsion π résonante directe ou des pulsations de Rabi séquentielles qui transfèrent la population via l'état intermédiaire et peuplent typiquement l'état excité, rendant le transfert plus sensible à la dissipation et à la précision de l'aire des impulsions.

Limite

Nécessite une configuration trois-niveaux Λ résoluble, des champs cohérents pilotés avec synchronisation et phase relative contrôlables, des forces de couplage suffisantes pour satisfaire aux critères adiabatiques et des détunings modérés ; échoue en environnement fortement déphasant, topology niveau incorrecte ou pertes intermédiaires non négligeables.

Tension sémantique

STIRAP se situe à l'intersection des techniques de passage adiabatique et du contrôle Raman cohérent ; la tension apparaît avec des schémas dits 'rapid adiabatic passage' ou 'shortcuts to adiabaticity' qui visent des buts similaires avec un timing, des ressources de contrôle ou une occupation transitoire différente des états intermédiaires.

Synthèse

STIRAP est une réalisation pratique du passage adiabatique pour les systèmes à trois niveaux : en utilisant un ordonnancement d'impulsions contre-intuitif pour maintenir le système dans un état propre sombre, il transfère la population entre deux états stables avec haute fidélité tout en supprimant la population d'un intermédiaire perdant, la performance dépendant de la cohérence et du contrôle des impulsions.