量子态操控与检测

利用 Quatm 的精确时序和统计分析，实现离子量子态的光学泵浦与状态相关荧光检测。

功能介绍

该实验实现 D 态 shelving 量子态检测协议：通过光学泵浦将离子制备到暗态，施加微波操控后，利用状态相关荧光区分 S 态和 D 态。自动重复数百次测量，统计量子跃迁概率。

代码结构

  • 导入 Experiment、NumberValue 和 StringCombo
  • 定义 QuantumStateDetection 类
  • 在 build() 中声明操控和检测参数
  • 在 run() 中编排泵浦—操控—检测序列

类：QuantumStateDetection

简短功能介绍

继承自 Experiment，封装量子态操控与荧光检测的完整协议。

方法：build()

功能：声明量子态检测所需的设备和参数。

参数声明：

  • mw_frequency：微波频率（NumberValue）
  • mw_duration：微波脉冲宽度（NumberValue）
  • pump_duration：光学泵浦时间（NumberValue）
  • repetitions：重复测量次数（NumberValue）
  • scan_mode：扫描模式（StringCombo：频率扫描/功率扫描/时间扫描）

设备声明：

  • valon_5009：微波频率合成器
  • cooling_493：冷却/探测光（TTL + DAC）
  • cooling_650：回泵/泵浦光（TTL + DAC）
  • emccd：EMCCD 相机
  • pmt_counter：PMT 光子计数器

方法：run()

功能：执行一次量子态检测序列。

主要步骤：

  1. Doppler 冷却离子
  2. 光学泵浦到暗态（D₅/₂）
  3. 施加微波脉冲驱动量子跃迁
  4. 开启探测光，PMT 记录荧光光子数
  5. 根据光子数阈值判断离子终态（亮/暗）
  6. 重复 N 次，统计跃迁概率
  7. 切换微波频率/功率，进入下一次扫描点

涉及的设备

微波源（Valon 5009）、冷却光（TTL+DAC）、回泵光（TTL+DAC）、EMCCD、PMT 光子计数器