[发明专利]基于射频场不均匀性的赝纯态制备方法和赝纯态制备装置

权利要求书

1.一种基于射频场不均匀性的赝纯态制备方法，其特征在于，所述赝纯态制备方法包括：

对核磁共振样品的热平衡态进行第一次幺正操作，得到第一量子态，所述第一量子态中除基态之外其他能量本征态的布居度相同；

对所述第一量子态进行第二次幺正操作，使所述第一量子态的密度矩阵中对角元所对应的核自旋极化分量由初始方向旋转至与预设方向平行且使非对角元所对应的核自旋极化分量旋转至与所述预设方向垂直，得到第二量子态；

利用射频线圈对所述第二量子态施加预定参数的射频场，进行非幺正操作，以将与所述预设方向垂直的核自旋极化分量消除，并保留与所述预设方向平行的核自旋极化分量，得到第三量子态，其中所述射频场的方向与所述预设方向垂直；

对所述第三量子态进行第三次幺正操作，以将所述第三量子态中的核自旋极化分量旋转至所述初始方向，得到核磁共振样品的赝纯态。

2.根据权利要求1所述的基于射频场不均匀性的赝纯态制备方法，其特征在于，所述热平衡态为异核的两比特量子态或多比特量子态。

3.根据权利要求2所述的基于射频场不均匀性的赝纯态制备方法，其特征在于，当所述核磁共振样品的热平衡态为两比特量子态时，所述初始方向为单量子比特在布洛赫球形式下的z方向，所述预设方向为单量子比特在布洛赫球形式下的y方向，所述射频场的方向为单量子比特在布洛赫球形式下的z方向，进行第一次幺正操作的方法为：采用选择性激发脉冲进行第一次幺正操作U₁，以将所述热平衡态的密度矩阵中除基态之外的三个本征态对应的对角元调整为相同，得到第一量子态，所述第一量子态的密度矩阵中部分非对角元出现非零项，第一次幺正操作U₁为：

其中，α₁和α₂均为旋转系数。

4.根据权利要求3所述的基于射频场不均匀性的赝纯态制备方法，其特征在于，所述第二次幺正操作的算符表示方式为：

其中，

5.根据权利要求4所述的基于射频场不均匀性的赝纯态制备方法，其特征在于，所述第三次幺正操作的算符表示方式为：

6.根据权利要求1所述的基于射频场不均匀性的赝纯态制备方法，其特征在于，所述预设参数包括预设射频场强度和预设持续作用时间。

7.根据权利要求2所述的基于射频场不均匀性的赝纯态制备方法，其特征在于，所述核磁共振样品为亚磷酸二甲酯样品，所述热平衡态为亚磷酸二甲酯样品的¹H核和³¹P核的两比特量子态。

8.一种基于射频场不均匀性的赝纯态制备装置，其特征在于，所述赝纯态制备装置包括：

第一次幺正操作模块，用于对预先构建得到的核磁共振样品的热平衡态进行第一次幺正操作，得到第一量子态，所述第一量子态中除基态之外的其他能量本征态的布居度相同；

第二次幺正操作模块，对所述第一量子态进行第二次幺正操作，使所述第一量子态的密度矩阵中对角元所对应的核自旋极化分量由初始方向旋转至与预设方向平行且使非对角元所对应的核自旋极化分量旋转至与所述预设方向垂直，得到第二量子态；

非幺正操作模块，用于利用射频线圈对所述第二量子态施加预定参数的射频场，进行非幺正操作，以将与所述预设方向垂直的非对角元所对应的核自旋极化分量消除，并保留与所述预设方向平行的对角元所对应的核自旋极化分量，得到第三量子态，其中所述射频场的方向与所述预设方向垂直；

第三次幺正操作模块，用于对所述第三量子态进行第三次幺正操作，以将所述对角元所对应的核自旋极化分量旋转所述初始方向，得到核磁共振样品的赝纯态。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有基于射频场不均匀性的赝纯态制备程序，所述赝纯态制备程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的赝纯态制备方法。

10.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括计算机可读存储介质、处理器和存储在所述计算机可读存储介质中的基于射频场不均匀性的赝纯态制备程序，所述赝纯态制备程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的赝纯态制备方法。