Polarization of Nuclear Spins from the Conductance of Quantum Wire
我们设计了一种通过电导测量来测量核自旋极化的方法。具体而言，我们研究了外部磁场，核自旋极化，和Rashba自旋轨道相互作用的量子线的电导的综合效应。非平衡核自旋极化影响电子能谱，使其与时间相关。光谱极值点的变化导致电导的时间依赖性。电导振荡模式可以用来获得核自旋极化幅度的信息，提取核自旋子系统的特征时标。
2004-09-19 cond-mat.mes-hall
NMR Response of Nuclear Spin Helix in Quantum Wires with Hyperfine and Spin-Orbit Interaction
我们计算了量子线的核磁共振（NMR）响应，其中在低温下产生了自维持的电子-核自旋序。我们的模型包括电子介导的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）交换，电子自旋轨道相互作用，核偶极相互作用，以及静态和振荡NMR场，所有这些都起着至关重要的作用。在核系统中顺磁体到螺旋磁体的转变反映在一个不寻常的响应中：它在内部RKKY交换场而不是外部静态场给出的频率下吸收，而后者导致共振峰的分裂。
2014-12-07 cond-mat.mes-hall
Voltage induced conversion of helical to uniform nuclear spin polarization in a quantum wire
研究了偏压对电子与核通过超精细相互作用的弹道丝核自旋极化的影响。在平衡状态下，由于电子介导的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用，局域核自旋被螺旋极化。这里集中在非平衡，我们发现，施加的偏置电压诱导均匀的极化，从螺旋极化和非极化自旋自旋翻转。一旦在原子核中建立了宏观均匀极化，原子核自旋螺旋就以与均匀极化成比例的频率旋转。均匀的核自旋极化作为电压和温度的函数单调增加，反映了热激活行为。我们的预测提供了具体的方法来测试实验中存在的半导体量子线的核自旋螺旋极化。
2015-03-29 cond-mat.mes-hall
Helical nuclear spin order in two-subband quantum wires
在量子线中，传导电子和核自旋之间的超精细耦合可以导致它们在低温下的（部分）有序。通过相互作用增强的机制，由RKKY交换引起的核自旋序作用于电子并使其部分光谱消失。在具有由不同的费米动量kF 1和kF 2表征的两个子带的导线中，核自旋形成两个螺距为π/kF 1和π/kF 2的螺旋的叠加，从而呈现拍频图案。该顺序导致在降低温度时分两步降低电子电导。
2013-06-25 cond-mat.mes-hall
Dynamic nuclear polarisation in biased quantum wires with spin-orbit interaction
利用自旋轨道相互作用、超精细相互作用和有限的源漏电势差，提出了一种计算准一维量子线中动态核极化的新方法。与目前的方法相比，我们的方案不依赖于外部磁源或光源，这使得独立控制紧密放置的设备更加可行。使用这种方法，一个显着的极化的百分之几是可能的，在目前可用的InAs线，可以检测到的电导测量。这可能被证明是有用的核磁共振研究在纳米级系统以及在自旋为基础的设备，外部磁和光源将不适合。
2008-03-05 cond-mat.mes-hall
Influence of Nuclear Spin Polarization on Quantum Wire Conductance
在这项工作中，我们研究了一种可能性，以测量横向和纵向弛豫时间的极化核自旋的集合位于量子线通过其电导的区域。外部面内磁场、自旋轨道相互作用和自旋极化核的变化场的相互作用导致量子线的电导随时间演变。我们表明，它是可能的提取的横向和纵向弛豫时间的自旋极化核的电导的时间依赖性。
2004-06-15 cond-mat.mes-hall
Decaying spectral oscillations in a Majorana wire with finite coherence length
最近的实验的动机，我们调查的激发能的邻近Rashba线的存在下的位置依赖配对。特别是，我们专注于两个马约拉纳束缚态之间的重叠所产生的光谱图案，出现的塞曼场的值小于所需的值，达到散装拓扑超导相。两个马约拉纳束缚态可以出现，因为局部的线是在拓扑制度。我们发现三个参数范围内具有不同的光谱特性：交叉，anticrossings和渐近减少的能量作为一个函数的应用塞曼场。有趣的是，所有这些情况都已经在实验中观察到了。此外，由于磁场的增量意味着马约拉纳束缚态之间的距离的增加，能量振荡的振幅，当存在时，得到减少。不同的马约拉纳方案的存在关键依赖于这样一个事实，即两个马约拉纳束缚态具有不同的$k$空间结构。我们开发的分析模型，清楚地解释了预测行为的微观起源。
2018-05-02 cond-mat.mes-hall
Shot Noise Induced by Electron-nuclear Spin-flip Scattering in a Nonequilibrium Quantum Wire
研究了二维电子气中制备的非平衡量子线中与动态核极化相关的散粒噪声（非平衡电流涨落）。我们观察到量子阱的自旋极化电导量子化的整数量子霍尔制度崩溃时，量子阱的电压偏置被驱动到非平衡。通过对散粒噪声的测量，我们证明了量子阱中电子的自旋极化由于电子-核自旋翻转散射而被降低到$\sim 0.7$而不是1。这一结果得到了利用核磁共振进行量子阱奈特位移测量的支持。
2012-01-25 cond-mat.mes-hall
Electron Coherence in Mesoscopic Kondo Wires
我们目前的测量长而窄的准一维金丝磁性铁杂质。从弱反定域中提取的电子相位相干时间在300 mK - 800 mK的温度区域中显示出明显的平台，这与由于近藤效应引起的相位断裂有关。在近藤温度以下，相位相干时间增加，正如近藤物理学框架中所预期的那样。在更低的温度下，相位相干时间再次饱和，这与标准费米液体理论相矛盾。在相同的温度范围内，电阻率曲线在零磁场处显示出特征最大值，这与自旋玻璃态的形成有关。我们认为，磁矩之间的相互作用是负责的相位相干时间的低温饱和。
2003-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Evidence for Helical Nuclear Spin Order in GaAs Quantum Wires
我们提出了解理边过生长GaAs量子线的输运测量。在T > 10 K的高温下，第一种模式的电导率达到2 e^2/h。随着T的降低，电导逐渐降低到1 e^2/h，在T < 0.1 K时变得与T无关，而器件的冷却温度远低于0.1 K。在几种导线中可以看到这种行为，它与密度无关，并且不会被中等磁场B改变。电导减少了两倍，表明在没有B的情况下电子自旋简并度提高。我们的研究结果是一致的螺旋形核磁在Luttinger液体制度的理论预测。
2013-07-01 cond-mat.mes-hall
Room Temperature Electrically Detected Nuclear Spin Coherence of NV Centers in Diamond
我们证明了在室温下NV中心的$^{14}$ N核自旋相干性的电检测。核自旋是量子信息器件和量子传感器中的量子存储器的候选者，因此核自旋相干性的电学检测对于开发和集成此类量子器件至关重要。在本研究中，我们使用脉冲电探测电子-核双共振技术测量室温下NV中心$^{14}$ N核自旋的Rabi振荡和相干时间（$T_2$）。我们在室温下观察到$T_2 \approx$ 0.9 ms。我们的研究结果将为开发新型的基于电子和核自旋的金刚石量子器件铺平道路。
2019-07-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Influence of interactions with non-condensed particles on the coherence of a 1D polariton condensate
光子线中的一维极化激元凝聚体（PoCos）是通过非共振激光激发产生的，由此也产生了背景载流子库。与该储层的相互作用可能会影响PoCo的相干性，在此通过局部注入凝析油并沿导线监测相干性来研究PoCo的相干性。虽然非相干储集器主要存在于激发激光光斑内，但冷凝物可以通过导线弹道传播。光子关联测量表明，远离激光光斑的二阶关联函数接近于1，这与相干凝聚态的结果一致。然而，当接近该点时，关联函数增加到1.2的值，这表明由于与储层的相互作用而向发射添加了噪声。这一发现证实了由双缝实验，这表明在激发激光光斑干涉的可见性降低测量的一阶相干。
2014-03-20 cond-mat.mes-hall
Electron coherence at low temperatures: The role of magnetic impurities
本文综述了金属量子线中饱和问题的最新实验进展。特别是，我们解决了磁性杂质对电子相位相干时间的影响。我们还提出了新的测量的相位相干时间在超净的黄金和白银的电线和分析的饱和度\tauphi在这些样品中，认识到的作用的磁散射。对于最干净的样品，近藤温度低于1 mK和小于0.08 ppm的极小磁性杂质浓度水平必须假定为将观察到的饱和归因于磁性杂质的存在。
2007-09-28 cond-mat.mes-hall
Theory of box-model hyperfine couplings and transport signatures of long-range nuclear-spin coherence in a quantum-dot spin valve
我们从理论上分析了电子通过量子点自旋阀输运引起的相干核自旋动力学。量子点中电子与核自旋之间的超精细相互作用使得从铁磁或半金属注入的自旋极化电子的角动量在有限偏压下转移到核自旋系统。考虑到局部的核自旋退相过程可以防止系统陷入集体暗态，从而允许在长时间限制内建立大的核极化。在达到稳态后，随着核极化被反转，反转电压偏置引起瞬态电流响应。长程核自旋相干导致自旋翻转跃迁率的强烈增强（与核自旋数成正比），并通过类似于超辐射光发射的强烈电流爆发来揭示。到具有非相干自旋翻转的制度的交叉发生在相对长的时间尺度上，在单核自旋退相时间的量级上，其可以比超辐射电流爆发的时间尺度长得多。这一结论通过一般主方程得到了证实。对于两个限制制度（相干/非相干自旋翻转）的一般主方程恢复我们更简单的治疗的基础上速率方程，但也适用于在中间失相。在整个工作中，我们假设均匀的超精细耦合，产生最强的相干增强。我们提出了现实的战略，核壳纳米线的同位素调制和波函数工程的基础上，实现这种解析可解的“盒模型”的超精细耦合。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall
Extending the Electron Spin Coherence Time of Atomic Hydrogen by Dynamical Decoupling
研究了氢原子在八倍半硅氧烷笼中的电子自旋退相干。通过应用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）脉冲序列，我们显着抑制了由于核自旋触发器的低频噪声，直到观察到最大T2 = 56 us的点。此外，动态去耦与CPMG序列揭示了存在两个来源的高频噪声：第一，一个波动的磁场与质子拉莫尔频率，相当于经典的磁场噪声所施加的笼有机取代基的1H核自旋，第二，退相干由于电子和内部的29 Si核自旋之间的纠缠的笼。
2013-04-01 cond-mat.mes-hall
Qubit coherence control in a nuclear spin bath
半导体中局域自旋的相干动力学受到晶格核自旋偶极涨落引起的光谱扩散的限制。在这里，我们将核自旋I=1/2的光谱扩散的半经典理论扩展到与III-V族材料相关的高核自旋，并表明以与核自旋量子数平方（I^2）近似成比例的速率施加连续的量子比特π旋转提供了一种有效的相干增强方法。因此，在III-V族化合物所特有的大自旋环境中，如果π脉冲可以以I^{-2}的间隔产生，那么在不诉诸核自旋极化的情况下，鲁棒的相干操纵是可能的。
2005-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Electronic transport through nuclear-spin-polarization-induced quantum wire
对一种新型低维结构--核自旋极化诱导量子线（NSPI QW）中的电子输运进行了理论研究。在所提出的系统中，局部核自旋极化产生有效的超精细场，该超精细场将自旋与超精细场相反的电子限制在最大核自旋极化的区域。计算了核自旋弛豫和扩散对电子能谱和量子线电导的影响，讨论了实验可行性。
2003-02-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nuclear State Preparation via Landau-Zener-Stueckelberg transitions in Double Quantum Dots
我们从理论上模拟了一种增加双量子点中双自旋量子比特相干时间的核子态制备方案。两个电子系统反复调整整个单重态-三重态的水平-反交叉与交替缓慢和快速扫描的外部偏置电压。利用Landau-Zener-Stueckelberg模型，我们发现除了一个小的核极化对电子自旋相干性的微弱影响外，慢扫描只是部分绝热的，导致弱的核自旋测量和核态窄化，从而破坏了电子自旋相干性.这解决了最近的一个实验[D. J. Reilly等人，Science 321，817（2008）.]。基于我们对弱测量的描述，我们模拟了一个每个点有n=200个核自旋的系统。在n中缩放指示对于较大的n的更强的影响。
2009-06-04 cond-mat.mes-hall
Helical nuclear spin order in a strip of stripes in the Quantum Hall regime
我们研究了在一个弱耦合的相互作用量子线阵列模拟的量子霍尔制度的二维电子气中的核自旋效应。我们表明，在这种线的电子和核自旋之间的超精细相互作用的存在下，可以诱导一个相变，有序的电子和核自旋成螺旋线在每个线。电子-电子相互作用效应，在一维条纹内明显，将GaAs的转变温度提高到数十至数百毫开尔文。我们预测具体的实验签名的存在的核自旋顺序，例如在不同的量子霍尔平台之间的过渡系统的电阻率。
2014-07-23 cond-mat.mes-hall
Dynamical suppression of fluctuations in an interacting nuclear spin bath of a self-assembled quantum dot using multiple pulse nuclear magnetic resonance
量子点中的电子自旋量子比特相干性最终受到随机核自旋浴涨落的限制。在这里，我们的目标是消除这种随机性，使纺丝浴演变确定性。我们引入自旋浴控制序列，系统地结合哈恩和固体回声，以抑制非均匀加宽和核-核相互作用。对自组装量子点的实验表明，核自旋相干性增加了五倍。数值模拟表明，这些序列可以用来抑制点缺陷和掺杂自旋系统中通过量子位-量子位相互作用引起的退相干。
2017-11-20 cond-mat.mes-hall
Non-local nuclear spin quieting in quantum dot molecules: Optically-induced extended two-electron spin coherence time
我们证明了所有四个双电子自旋基态的InAs量子点分子（QDM）通过非本地抑制两个组成量子点（QD）的核自旋波动之间的相干性的扩展，而光学寻址只有上量子点跃迁。通过暗态光谱揭示了量子点之间的交换相互作用介导的核自旋锁定导致的长相干时间。线形分析提供了第一次测量的平静的奥弗豪泽场分布与减少核自旋波动。
2015-12-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Low temperature dephasing in irradiated metallic wires
我们提出了相位相干时间测量准一维银线注入银$^{+}$离子的能量为$100 keV$。测量已进行的温度范围从$100 mK$到$10 K$ ;这必须与近藤温度的铁在银，即$T_{K}^{Ag/Fe} \approx 4 K$，在最近的实验中使用的近藤系统\cite{mallet_prl_06,birge_prl_06}的移相。我们发现，相位相干时间不受注入过程的影响，清楚地证明了离子注入过程本身\emph{does not lead to any extra dephasing}在低温下。
2008-05-14 cond-mat.mes-hall
Protection of center-spin coherence by dynamically polarizing nuclear spin core in diamond
实验研究了动态核极化对金刚石中氮空位中心电子自旋相干性的保护作用。NV中心的电子自旋退相干是由$^{13}$ C核自旋浴的磁场涨落引起的，当处于室温下的平衡态时，磁场涨落对NV中心的电子自旋有很大的热涨落。为了解决这个问题，我们不断地将角动量从电子自旋转移到核自旋，并在Hartman-Hahn条件下将核自旋池抽到极化态。通过观察电子自旋相干时间（$T_2^*$）的延长来验证镀液极化效应。研究了动态核极化（DNP）过程的最佳条件，包括泵浦脉冲宽度和激光脉冲的退偏效应。我们的实验结果为在固态系统中利用极化核自旋浴进行量子信息处理和量子模拟提供了有力的支持。
2013-05-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nuclear-spin qubits interaction in mesoscopic wires and rings
对磁场中嵌入介观环和有限长量子线中的核自旋（量子比特）的间接耦合进行了理论研究。研究发现，通过传导电子，核自旋之间的超精细相互作用表现出尖锐的极大值作为磁场和核自旋位置的函数。这种现象可以用于以几乎原子的精度操纵量子位。实验的可行性和量子逻辑器件的影响进行了讨论。
2003-02-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spatial Imaging and Mechanical Control of Spin Coherence in Strained GaAs Epilayers
利用时间分辨克尔旋转、光致发光和光探测核磁共振谱研究了单轴拉伸应变对n型GaAs外延层自旋相干性的影响。带隙，电子自旋寿命，电子g因子，和核四极分裂同时成像超过毫米级面积的外延层连续变化的应变值。全光学核磁共振技术允许在使用常规光学检测的核磁共振不容易寻址的场状态中访问应变诱导的核四极共振分裂。
2005-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influcence of the nuclear electric quadrupolar interaction on the coherence time of hole- and electron-spins confined in semiconductor quantum dots
实时自旋动力学和自旋噪声谱计算的p和n-带电量子点内的各向异性中心自旋模型扩展额外的核电四极相互作用（QC）和增强的实验数据研究使用相同的激发条件。使用现实的估计分布的耦合常数，包括各向异性参数，我们表明，特征的长时间尺度是相同的顺序强烈决定的电子和空穴自旋的QC，即使自旋衰变的分析形式不同显着符合我们的测量。由于谱求和规则和不同的谱形状，电子自旋噪声谱的低频部分比空穴自旋噪声谱的低频部分小大约$1/3$。这是证实了我们的实验光谱上测量的两种类型的量子点系综在低功率限制的探测激光。
2015-04-28 cond-mat.mes-hall
Intrinsic limit to electron spin coherence in InGaAs quantum dots featuring strain-induced nuclear dispersion
限制在自组装量子点中的单个电子的塞曼分裂自旋态提供了光学可访问的自旋量子比特。对于III-V族材料，固态主体的核自旋提供了固有的噪声源，导致电子自旋退相时间为几纳秒。虽然在低磁场的电子自旋动力学的综合研究最近已经进行，什么限制在这些系统中的电子相干性仍然不清楚，部分原因是由于测量引起的动态极化的核浴的主导作用。我们发展了一种在不影响核环境的情况下获取量子点自旋态的全光学方法。我们使用这种方法来实现哈恩回波解耦，并达到由非均匀应变场耦合到核浴的四极矩的相干设置的内在限制。这些结果表明，电子自旋相干性的扩展超过这几微秒的限制，有必要减少应变诱导的四极加宽在这些材料。
2015-12-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nuclear spin pair coherence in diamond for atomic scale magnetometry
氮空位（NV）中心作为量子信息处理的候选固态系统，其电子自旋相干性受到局域环境引起的磁场涨落的影响。在纯钻石中，环境由数百个C-13核自旋组成，这些自旋在几纳米范围内随机分布，形成一个自旋浴。在自旋浴的影响下控制和延长电子自旋相干性是量子信息处理的挑战性任务。另一方面，对于一个给定的浴分布，它的许多字符编码在电子自旋相干。因此，很自然地提出这样的问题：是否有可能“解码”电子自旋相干性，并提取有关浴结构的信息？在这里，我们表明，在数百个C-13浴自旋，存在强耦合集团，这引起的电子自旋相干的毫秒振荡。通过分析这些振荡特征，可以唯一地确定相干核自旋团簇的位置、取向和耦合强度等关键性质。这种少核自旋团簇的可寻址性扩展了在量子计算中使用金刚石中的核自旋作为量子比特的可行性。此外，它提供了一个新的原型单电子自旋为基础的，高分辨率和超灵敏的检测器的化学和生物应用。
2010-03-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum fluctuations and phase coherence in superconducting nanowires
超导纳米线的量子行为可能主要取决于所采用的实验装置。在这里，我们调查的设置，使通过平衡超导电流跨越任意段的导线，而不限制其超导相的波动。该系统的低温物理性质是由集体类声等离子体激发和量子相位滑移的综合效应决定的。在$T=0$处，导线表现出两个量子相变，两者都由无量纲导线阻抗$g$控制。含有$g>16$的较粗导线保持超导性，而含有$g<2$的最细导线中的超导电流完全被量子涨落破坏。与$2<g<16$的中间阶段的特点是由两个不同的相关长度展示超导的行为在较短的尺度结合消失的超导响应在长尺度极限。
2019-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetoresistance of proximity coupled Au wires
我们报告测量的磁阻（MR）的窄金线耦合到超导铝接触的一端，和一个正常的金接触的其他。低磁场$B$下的MR在$B$中是二次的，特征场尺度$B_c$由相位相干路径确定，相位相干路径不仅包括导线，而且包括两个触点。$B_c$在低温下基本上与温度无关，这表明在正常金属中，相位相干路径的面积不取决于超导相干长度$L_T$，而正常金属在低温下与温度密切相关。我们确定相关的长度尺度为正常金属中的电子相位相干长度$L_ϕ$和超导体中的相干长度$ξ_S$的组合。
2001-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Weak Antilocalization and Conductance Fluctuation in a Sub-micrometer-sized Wire of Epitaxial Bi2Se3
在这项研究中，我们解决的相位相干输运在亚微米尺寸的霍尔条外延Bi 2 Se 3薄膜的探测弱反局域化（WAL）和磁阻波动低于22 K。Hikami-Larkin-Nagaoka模型很好地描述了WAL效应，其中相干长度的温度依赖性表明电子传导在窄霍尔条中准一维地发生。根据普遍电导涨落分析了温度相关的磁阻涨落，给出了与WAL效应一致的相干长度。
2012-02-28 cond-mat.mes-hall
Finite-temperature conductance of strongly interacting quantum wire with a nuclear spin order
本文研究了具有螺旋核自旋序的强相互作用量子线的电导随温度的变化关系。核自旋螺旋在电子光谱中打开了一个依赖于温度的部分能隙。使用玻色化框架，我们描述了带隙电子模式的正弦戈登类扭结。我们预测的欧姆摩擦这些扭结的经验，通过与无隙激励相互作用所造成的内部电阻率。结果，电导从当核自旋完全极化时的临界温度以下的温度下的$G=e^2/h$上升到当有序被破坏时的较高温度下的$G=2e^2/h$，在中间区域具有相对宽的平台。理论结果与Scheller等人最近获得的GaAs量子线的实验数据进行了比较。112，066801（2014）]。
2017-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Persistent narrowing of nuclear-spin fluctuations in InAs quantum dots using laser excitation
我们证明了抑制核自旋涨落的InAs量子点和测量的自旋窄化效应的时间尺度。通过用两个连续波二极管激光器初始化几十毫秒，通过空穴辅助的动态核极化反馈机制抑制了核自旋的波动。波动变窄的状态持续在黑暗中（没有光照明）远远超过一秒，即使在存在变化的电子电荷和自旋极化。使用相干暗态光谱直接测量电子自旋相干时间（T2*）的增强。通过将自旋量子比特操作与核自旋的时间镇定分离，该方法比自旋回波相干恢复或动态解耦方案简单得多。
2012-03-21 cond-mat.mes-hall
Enhancement of electron spin coherence by optical preparation of nuclear spins
研究了在光激发和光子探测下，量子点中核自旋与单电子自旋的大系综相互作用。当一对外加激光场满足两个基态电子自旋态之间的双光子共振时，对中间激子态散射光的探测可以作为对由于核自旋而产生的有效磁（Overhauser）场的弱量子测量。如果自旋被驱动到一个相干的人口捕获状态，没有光散射发生，那么核状态将被投射到本征态的Overhauser场算子和电子退相干由于核自旋将被抑制：我们表明，这个限制可以通过调整激光频率时，检测到光子。我们用一个林德布拉德方程来描述受驱动系统在光子发射和探测下的时间演化。数值上，我们发现的电子相干时间从5纳秒到500纳秒的准备时间为10微秒后增加。
2005-12-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Long coherence of electron spins coupled to a nuclear spin bath
量子比特，即量子计算所需的量子力学比特，必须在很长一段时间内保持其脆弱的量子态。在许多类型的电子自旋量子位中，退相干的主要来源是电子自旋与宿主晶格的核自旋之间的相互作用。对于栅极限定的GaAs量子点中的电子，先前的自旋回波测量已经揭示了在低于100 mT的低磁场下约1 $μ$ s的相干时间。在这里，我们表明，在这样的设备的相干性实际上可以生存更长的时间，并提供了一个详细的了解所测量的核自旋诱导退相干。在几百毫特斯拉以上的磁场中，使用单脉冲自旋回波测量的相干时间扩展到30 $μ$ s。在较低的磁场下，回波首先崩溃，但随后在不同核素的相对拉莫尔进动的周期所给定的稍后时间恢复。这种行为是最近预测的，正如我们所示，可以定量地占一个半经典模型的电子自旋动力学的存在下，一个核自旋浴。使用多脉冲Carr-Purcell-Meiboom-Gill回波序列，去相干时间可以扩展到超过200 $μ$ s，这表示与先前的测量相比提高了两个数量级。这种有效的方法来减轻核自旋诱导退相干的演示，使量子纠错阈值触手可及。
2010-05-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Notch filtering the nuclear environment of a spin qubit
门控量子点中的电子自旋为量子计算提供了一个很有前途的平台。特别是，砷化镓中基于自旋的量子计算利用了半导体材料的高质量、量子点阵列制造的可靠性和精确的量子比特操作。然而，有效的磁噪声所产生的超精细相互作用与不受控制的核自旋的主机晶格构成了退相干的主要来源。低频核噪声，负责快速（10 ns）不均匀的移相，可以通过回波技术来消除。最近通过回波恢复研究的高频核噪声发生在与三种同位素$\mathbf{^{69}Ga}$、$\mathbf{^{71}Ga}$和$\mathbf{^{75}As}$的拉莫尔旋进的差异有关的窄频带中。在这里，我们表明低频和高频核噪声都可以通过适当的动态去耦序列来过滤，从而大幅提高自旋量子位相干时间。使用核陷波滤波，我们证明了自旋相干时间（$\mathbf{T_{2}}$）为0.87毫秒，五个数量级长于典型的交换门时间，并超过了最长的相干时间报道的Si/SiGe栅极定义的量子点。
2017-01-18 cond-mat.mes-hall
Hole Spin Coherence in a Ge/Si Heterostructure Nanowire
采用快速脉冲门方法和色散读出技术测量了Ge/Si纳米线双量子点中空穴自旋的弛豫和退相。非均匀退相时间$T_2^* \sim 0.18~\mathrm{μs}$超过III-V半导体中的相应测量值一个数量级以上，正如对主要是核自旋自由材料所预期的那样。失相被观察到在时间上是指数的，这表明存在宽带噪声源，而不是高斯噪声源，这是以前在核自旋主导的失相系统中看到的。
2014-06-13 cond-mat.mes-hall
Gate-defined wires in twisted bilayer graphene: from electrical detection of inter-valley coherence to internally engineered Majorana modes
扭曲双层石墨烯（TBG）实现了一个高度可调的，强相互作用的系统，具有超导性和各种相关的绝缘状态。我们在TBG中建立了具有邻近诱导自旋轨道耦合的门定义线，作为揭示相关绝缘体性质的工具$(i)$和基于Majorana的拓扑量子位的平台$(ii)$。特别是，我们表明，能带结构的栅极定义的线沉浸在一个“谷间相干”相关绝缘体继承电可检测指纹的对称性破缺本地后者。在导线的一侧由超导TBG区域包围，在另一侧由谷间相干相关绝缘体包围，进一步使得能够形成马约拉纳零模式-甚至可能在零磁场下，这取决于存在的精确的破磁顺序。我们的方案不仅引入了一种依赖于内部产生的邻近效应的高度门可调拓扑量子比特介质，而且还可以揭示TBG中的库珀配对机制。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Measuring electron spin flip-flops through nuclear spin echo decays
我们利用$^{28}$ Si中$^{31}$ P施主的核自旋相干性来确定施主电子自旋的翻转率。同位素纯化的$^{28}$ Si晶体最大限度地减少了$^{29}$ Si触发器的数量，并在1.7 K的测量抑制电子自旋弛豫。晶体的供体浓度范围从$1.2\times10^{14}$到$3.3\times10^{15}~\text{P/cm}^3$，使我们能够检测电子翻转率如何随供体密度变化。我们还模拟了电子自旋触发器如何引起核自旋退相干。我们发现，当这些触发器是退相干的主要原因，哈恩回波衰减有一个拉伸指数的形式。对于我们的两个更高的施主密度晶体（$> 10^{15}~\text{P/cm}^3$），有很好的模拟和实验之间的协议。在低密度晶体（$< 10^{15}~\text{P/cm}^3$）中，模拟和实验之间不再一致，这表明一种不同的未知机制限制了核自旋相干性。最低密度晶体（$1.2 \times 10^{14}~\text{P/cm}^3$）中的核自旋相干性允许我们对体晶体中的噪声源的幅度设置上限，例如可能使硅量子器件劣化的电场波动。
2017-09-13 cond-mat.mes-hall
Ergodic vs diffusive decoherence in mesoscopic devices
我们报告的测量相位相干长度的高迁移率的二维电子气图案在两个不同的几何形状，一个线和一个环。相位相干长度提取从弱本地化修正长导线和从一个单一的环中的Aharonov-Bohm振荡的振幅，在低温制度时，退相干是由电子相互作用为主。我们表明，这两个测量导致不同的相位相干长度，即$L_Φ^\mathrm{wire}\propto T^{-1/3}$和$L_Φ^\mathrm{ring}\propto T^{-1/2}$。这种差异反映了这样一个事实，即围绕环缠绕的电子必然会探索整个样品（遍历轨迹），而在长导线中，电子在到达样品边缘之前失去了相位相干性（扩散机制）。
2013-01-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Phase coherent transport in a side-gated mesoscopic graphite wire
我们研究了置于氧化硅衬底上的细石墨丝的磁输运性质。电场效应证明与背和侧栅电极。我们研究了电导涨落随栅压、磁场和温度的变化。从弱局域化提取的相位相干长度大于线的宽度，即使在最低的载流子密度，使系统有效地一维。我们发现，相位相干长度线性增加的电导率表明，在1.7 K的退相主要源于电子-电子相互作用。
2007-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Protection of center-spin coherence by a dynamically polarized nuclear spin core
充分理解耦合的电子-核自旋系统的动力学，这对于基于固态系统的长寿命量子比特的发展是重要的，仍然是一个挑战。我们发现在具有非均匀超精细耦合的单电荷半导体量子点中，在动态极化过程中，与电子自旋耦合较强的核自旋形成极化核.极化核提供了对电子自旋弛豫的保护作用，在相对小的总极化下，将衰变速率降低了$N_1$的因子，$N_1$是极化核中的核自旋数。这种保护效应可能发生在量子点和固态自旋系统缺陷中心，例如钻石中的NV中心，并且可以利用它以相对简单的方式制造长寿命量子比特和量子存储器。
2010-03-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nuclear spin dynamics influenced and detected by electron spin polarization in CdTe/CdMgTe quantum wells
利用光探测核磁共振研究了n掺杂CdTe/（Cd，Mg）Te量子阱结构中各组分同位素的核自旋相干性和弛豫动力学。利用时间分辨的抽运-探测法拉第椭圆率，我们产生并探测了驻留电子的相干自旋动力学。光生电子自旋极化被转移到核自旋系统中，核自旋系统被极化并作为奥弗豪泽场作用于电子自旋。在共振射频脉冲的影响下，我们追踪了核同位素$^{111}$ Cd、$^{113}$ Cd和$^{125}$ Te的相干自旋动力学。我们测量了原子核的拉比振荡、非均匀退相时间$T_2^*$、自旋相干时间$T_2$和纵向弛豫时间$T_1$。此外，我们研究了激光激发和相应的电子自旋极化对核自旋弛豫时间的影响，并发现与电子自旋的相互作用引起的这一时间的弱延长。
2019-04-03 cond-mat.mes-hall
Enhancing the Coherence of a Spin Qubit by Operating it as a Feedback Loop That Controls its Nuclear Spin Bath
在电子自旋量子比特的许多实现中，退相干的主要来源是主体材料的波动核自旋浴。这种浴的缓慢性使其本身成为一种有希望的缓解策略，其中核自旋浴在具有抑制波动的狭窄状态下制备。在这里，这种方法是实现了一个双电子自旋量子位在GaAs双量子点和近十倍的非均匀退相时间$T_2^*$的增加被证明。在随后的测量之间，通过使用量子位作为反馈回路来准备浴，该反馈回路首先通过相干进动测量其核环境，然后根据最终状态将其极化。这个过程导致两个点之间的非零偏振梯度处的稳定固定点，这使得快速通用量子比特控制成为可能。
2010-11-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Collective Spin Dynamics in the "Coherence Window" for Quantum Nanomagnets
近年来，纳米磁性绝缘体中的自旋相干现象及其观测的可能性引起了人们越来越多的关注。最近的研究表明，在大的横向磁场中，这些系统中声子和核自旋介导的退相干可以存在一个相当窄的“相干窗口”。那么，在这个窗口中，在磁性纳米分子与声子、核自旋池以及它们之间通过偶极-偶极相互作用耦合的晶体中，可以预期什么样的自旋动力学？研究多自旋相关性，我们确定的区域的参数，“相干集群”的集体自旋激发可以出现。虽然在这项工作中使用了两个特定的系统，即$Fe_8$ -三氮杂环壬烷和$Mn_{12}$ -乙酸酯分子的晶体来说明结果，但在这里我们并不试图预测在某些特定系统中集体相干动力学的存在。相反，我们讨论了如何分析偶极偶极耦合纳米分子的任何晶体系统，以决定该系统是否适合于观察相干动力学的尝试。所提出的分析可以在寻找磁系统显示自旋相干现象是有用的。
2005-01-03 cond-mat.mes-hall
Coherence, long-range transport and nuclear polarization in a driven-dissipative dark exciton condensate
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
研究揭示了耦合量子井中暗极化激子凝聚体的宏观相干性，其形成机制为非平衡驱动-耗散过程，通过光致发光变暗、辐射复合通道变化和长程流体输运现象，揭示了动态核极化对暗-亮激子能隙的影响，产生显著滞后行为。
2026-05-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
$^{29}$Si nuclear spins as a resource for donor spin qubits in silicon
固态系统中电子自旋附近的核自旋寄存器为解决量子体系结构中可扩展性的挑战提供了强大的资源。我们在这里调查的$^{29}$硅核自旋周围的施主原子在硅的属性，并考虑使用这样的自旋，结合施主核自旋，作为量子寄存器耦合到施主电子自旋。我们发现附近的$^{29}$硅核自旋的相干性有效地保护了施主电子自旋的存在，导致相干时间在第二个时间尺度-超过两个数量级大于体硅的相干时间。我们从理论上研究了使用这样的寄存器进行量子纠错，包括保护核自旋免受施主电离/中和的方法，这对于辅助量子比特的重新初始化是必要的。这为使用硅中的施主进行多轮量子纠错提供了途径。
2015-05-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Demonstration of electron-nuclear decoupling at a spin clock transition
设计与环境噪声源解耦的量子系统的能力对于开发具有最佳相干性的量子技术是非常期望的。磁性分子中电子态的化学可调性与先进的电子自旋共振技术相结合，为解决这一问题提供了极好的机会。事实上，所谓的时钟跃迁（CT）已被证明可以保护分子自旋量子比特免受磁噪声的影响，从而显著增强相干性。在这里，我们进行了光谱和计算的调查，这种物理学，专注于核浴的作用。远离CT，与核自由度的线性耦合引起电子相干性的调制和衰减，如通过实验产生的电子自旋回波信号和$\textit{in silico}$量化的。同时，有效的超精细相互作用消失在CT，导致电子-核去耦和量子信息泄漏到核浴的情况下，提供了机会来表征其他退相干源。
2022-11-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effects of finite superconducting coherence lengths and of phase gradients in topological SN and SNS junctions and rings
我们研究了有限邻近超导（SC）相干长度的影响，在SN和SNS结组成的半导体拓扑绝缘线的两端连接到一个或两个s波超导体。我们发现，这样的系统的行为完全作为SN和SNS结从一个单一的线，其中一些区域是坐在超导体的顶部，拓扑SC区域的大小由SC相干长度确定。我们还分析了在NS界面上的非完美传输的Majorana费米子的空间扩展的效果。此外，我们研究了连续相位梯度在开放和封闭（环）SNS结的影响。我们发现，这样的相位梯度在马约拉纳费米子的空间局域化中起着重要的作用。
2013-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nonequilibrium-induced enhancement of dynamical quantum coherence and entanglement of spin arrays
核自旋产生的随机磁场一直被认为是量子点自旋退相干的主要来源。在这里，我们得到了精确的和分析的方式通过超精细相互作用耦合到核自旋环境的自旋量子比特的动力学，超越了弱系统浴相互作用和马尔可夫近似。我们预测，在核浴中，化学电势梯度产生的详细平衡破坏导致了粒子数、量子相干性和纠缠的快速振荡，这些在传统情况下是不存在的（即，Overhauser噪声）。这是由于系统的非平衡特性，如振荡周期和化学势不平衡之间的关系所示。我们的结果揭示了非平衡态的细节平衡破坏对于增强自旋量子比特的动力学相干和纠缠的重要性。此外，我们的精确解明确地表明，由核自旋组成的非马尔可夫浴可以保持集体量子态，由于恢复的相干性。最后，我们提出了一个实验，使用超冷囚禁离子观察这些非平衡和记忆效应。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Isotope purification induced reduction of spin relaxation and spin coherence times in semiconductors
顺磁缺陷和核自旋通常是由半导体中的光学可寻址点缺陷自旋实现的固态量子比特中的退相干和自旋弛豫的主要来源。人们普遍认为，核自旋的高度耗尽可以通过减少磁噪声来提高相干时间。在这里，我们表明，超过一定的最佳水平的同位素纯化变得适得其反，当电子和核自旋都存在于附近的量子位。使用国家的最先进的数值工具，并考虑在各种自旋环境中的硅空位量子比特，我们证明，耦合到自旋1/2点缺陷的晶格中，可以显着增强同位素纯化。增强的耦合缩短了自旋弛豫时间，这反过来可能限制自旋量子比特的相干时间。我们的结果可以直接推广到三重态点缺陷量子比特，如金刚石中的NV中心和SiC中的双空位。
2022-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Multiple-pulse coherence enhancement of solid state spin qubits
我们描述了如何通过应用设计的电子自旋共振脉冲序列来延长固体中的局域电子自旋（即固态自旋量子比特）的自旋相干时间。特别地，由于由核自旋触发器动力学的非马尔可夫时间波动引起的电子自旋共振频率的谱扩散而引起的自旋回波衰减可以使用类似于核磁共振中的Carr-Purcell-Meiboom-Gill脉冲序列的多脉冲序列来强烈抑制。在GaAs量子点和Si：P量子计算机结构中，使用具有偶数个脉冲的复合序列可以将自旋相干时间增强4-10倍。
2007-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin coherence times of point defects in two-dimensional materials from first principles
利用密度泛函理论（DFT）得到的自旋哈密顿量参数，采用集团关联展开（CCE）方法计算了45种不同二维基质材料中69个三重态缺陷中心的自旋相干时间.几个三重态被发现表现出非常大的自旋相干时间，使他们感兴趣的量子信息处理。系统地研究了自旋相干时间与超精细耦合强度、偶极-偶极耦合和核g因子等因素的关系。分析表明，自旋相干时间是不敏感的缺陷中心的原子的细节，而是由宿主材料的核自旋属性。符号回归，然后用于推导出一个简单的表达式自旋相干时间，这是验证的测试集的55双缺陷看不见的回归模型。简单的表达式允许的数量级的自旋相干时间的估计，而无需昂贵的第一性原理计算。
2022-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Universal nuclear focusing of confined electron spins
对于半导体中基于自旋的量子计算，由核自旋的波动背景引起的电子自旋的退相是一个主要障碍。在这里，我们表明，这种核背景可以通过周期性地激发电子自旋在通用量子点中进行精确控制。我们利用光抽运-探测光谱在多电子GaAs/AlGaAs量子点系综中证明了这一普遍现象。可饱和电子自旋极化和核系统之间的反馈机制将电子自旋进动频率聚焦成离散的自旋模式。采用这种核自旋极化的控制，单个点内的电子自旋寿命可以超过核背景波动的限制，从而大大提高了自旋相干时间。这也为在光刻定义的多电子系统中实现长电子自旋相干时间打开了大门，这些系统可以在形状、大小和位置上进行控制。
2018-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
