摘要
核态转移对于研究原子核内部结构、能量存储、精密测量和发展先进光谱技术等领域都具有重要意义和潜在的应用价值，是目前核量子光学领域研究的热点课题之一。然而，如何实现高保真的核态转移仍具有挑战性。量子绝热捷径技术自被提出以来，凭借其丰富的理论价值和应用前景，已成为了当下非常流行和极具潜力的量子相干调控技术。本文基于量子绝热捷径技术，探究了三能级及多能级原子核系统中的高保真度核态转移。 首先，基于混合态反控制法和等效二能级绝热捷径技术研究了三能级Λ型原子核系统的核态转移。以激发态寿命长于激光与原子核相互作用时间的四种原子核(229Th、223Ra、113Cd、97Tc)和激发态寿命短于相互作用时间的四种原子核(187Re、172Yb、168Er、154Gd)为例分析了混合态反控制方案的性能。研究结果表明：该方案提供了一种实用、准确、高效的操控核态的手段，具有演化速度快、保真度高、效果稳定、对激光强度、脉冲时间延迟的波动不敏感以及只要选择合适的附加场就无需使用强泵浦和斯托克斯脉冲等优势。等效二能级绝热捷径技术利用脉冲修正抵消反绝热跃迁项，也能提高转移效率，实现完全转移。该工作丰富了核态的操控手段，为实验实现高保真度三能级核态转移提供了理论支持。 其次，基于受激拉曼绝热通道技术、改进受激拉曼绝热通道技术、链式受激拉曼绝热通道以及链式受激拉曼绝热通道捷径技术分别讨论了多能级系统中的核态转移。研究结果表明：通过酉矩阵变换将四能级三脚架系统等效成一个三能级系统，利用受激拉曼绝热通道技术可以实现从基态到相干叠加态的完全转移。在五能级M型系统中，由于大量布居分布在中间态，受激拉曼绝热通道技术的效果并不理想。通过调节激光的驰豫时间、调整初始条件确保系统沿暗态演化、以及在绝热消除条件下简化系统为等效三能级系统，再添加反绝热驱动场加速绝热过程都可以提高转移效率。该工作为核态的相干调控打开了新的视角，带来了新的机遇。 本文探究了三种不同类型的原子核系统中的高保真度核态转移问题。该研究有助于深入理解原子核内部的能级结构及跃迁规律，为控制核态转移提供了新的思路，也为实验实现高保真度核态转移提供了理论支撑。
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