
【化】 two-photon transition; two-quantum transition
雙量子躍遷(Double Quantum Transition)是量子力學中描述微觀粒子在兩個能級間通過吸收或發射兩個量子(如光子)實現能量狀态躍遷的現象。該術語對應的英文翻譯為"Two-Quantum Transition",在核磁共振(NMR)和量子光學領域具有特定内涵。
根據《物理學大辭典》,雙量子躍遷區别于單光子躍遷,其本質是量子系統同時與兩個電磁場模式相互作用。在核磁共振實驗中,這種現象表現為核自旋系統通過雙量子相幹路徑完成能級轉換,被廣泛應用于多量子濾波技術中。
美國物理學會期刊《Physical Review A》指出,雙量子躍遷的數學表達可表示為: $$ Delta E = 2h u $$ 其中$Delta E$為能級差,$h$為普朗克常數,$ u$為電磁波頻率。該公式表明系統需要同時吸收或發射兩個相同頻率的光子完成躍遷。
在量子計算領域,IBM研究院的公開技術文檔記載,雙量子比特耦合系統可通過雙量子躍遷實現糾纏态制備。這種特性被用于提升量子門操作的保真度,是構建超導量子計算機的重要理論基礎。
參考資料:
雙量子躍遷(Double Quantum Transition)是量子力學中的一種特殊躍遷形式,其核心特征是涉及兩個量子的能量變化過程。以下為詳細解釋:
雙量子躍遷指量子系統在躍遷過程中同時吸收或發射兩個光子,或涉及兩個量子态的協同變化。與普通單光子躍遷不同,這一過程需要滿足更複雜的能量守恒條件。
特征 | 普通量子躍遷 | 雙量子躍遷 |
---|---|---|
光子參與數 | 單光子 | 雙光子或協同量子态變化 |
觀測信號 | 基頻共振信號 | 二次諧波信號 |
應用場景 | 原子光譜、激光 | 核磁共振(NMR)、量子計算 |
在核磁共振實驗中,雙量子躍遷表現為自旋系統的多量子相幹現象,此時原子核同時與兩個射頻場分量相互作用,産生特定的共振信號。
需要說明的是,這種躍遷形式在實驗中較為罕見,通常需要精密調控的電磁場環境才能觀測到。對于更詳細的數學描述,可參考量子力學中關于多光子過程的躍遷概率公式: $$ P{2gamma} propto |langle f| hat{H}{int}^{(2)} |i rangle| delta(E_f - Ei - 2hbaromega) $$ 其中$hat{H}{int}^{(2)}$為二階相互作用哈密頓量。
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