π脉冲在偶极固体中产生非预期自旋回波

半导体纳米结构中的核自旋量子存储

Nuclear Spins as Quantum Memory in Semiconductor Nanostructures

我们从理论上考虑在半导体纳米结构环境中的固态核自旋作为长寿命，高保真度的量子存储器。特别地，我们计算了在强外加磁场的限制下，在Si和GaAs的随机浴环境中P施主核自旋的保真度随时间的变化，以及在极化Si和GaAs环境中激发的本征自旋的寿命。在前一种情况下，由于熔池中核之间的偶极相互作用引起的光谱扩散，核自旋发生退相。我们计算的Hahn和Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）的背景下，使用正式的精确的集群扩展技术，以前已经成功地处理在固态核自旋浴中的电子自旋退相的重聚焦自旋回波的核自旋量子存储器的衰减。由于退相干由横向退相（T2）主导，我们发现使用仅施加几个（~2-4）脉冲的CPMG脉冲序列，在100微秒（GaAs：P）和1至2毫秒（天然Si：P）的量级上保持核自旋的高保真度（损失小于10^{-6}）量子存储是可行的。我们还考虑了一个中心翻转的内禀核自旋在一个浴完全极化的核自旋退相干是由直接翻转的中心自旋与自旋在浴缸中的互补情况。精确的数值计算，包括一个足够大的邻域周围的核显示寿命的顺序为1-5毫秒的GaAs和天然硅。我们计算的核自旋相干时间可能具有重要意义的固态量子计算机架构，使用本地化的电子自旋在半导体核自旋已被提出用于量子存储器存储。