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
Universal dynamical decoupling of a single solid-state spin from a spin bath
控制单个量子系统与其环境的相互作用是量子科学和技术中的一个基本挑战。通过双轴动力学解耦，我们戏剧性地抑制了金刚石中单个自旋与周围自旋池的耦合。通过量子过程层析成像验证了对任意量子态的相干性。由此产生的相干时间增强被发现遵循一般缩放与去耦脉冲的数量。对于高达136个脉冲的去耦作用没有观察到限制，与自旋回波相比，相干时间增强了25倍以上。这些结果揭示了实验量子科学的新制度，并允许克服实施量子信息协议的主要障碍。
2010-10-21 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
Influence of a Mesoscopic Bath on Quantum Coherence
对于与介观浴相互作用的量子双阱系统，结果表明，浴中的单个粒子足以大大减少两个阱之间的隧穿。这是证明考虑氨分子在一个环的中心，除了一半的脉泽线频率，有一个四个数量级的强度增加。隧穿随环中电子数N非单调变化，反映了电子相关性的变化。虽然隧穿在小N时减小，但在大N时，隧穿反转并增长到其自由值。这是不违反安德森的正交性定理。实验实施进行了讨论。
2004-09-23 cond-mat.mes-hall
Entanglement evolution of a spin chain bath in driving the decoherence of a coupled quantum spin
研究了电子自旋通过超精细型相互作用与相互作用自旋链耦合时，自旋链两两纠缠的动力学演化，以及电子自旋与一对链自旋耦合的关联函数对应于电子自旋相干演化的动力学演化.这两个量都表现出周期性和衰减性的演变。自旋池的纠缠对于区分电子自旋的周期性和退相干演化中的零相干状态具有重要意义。自旋池的周期性相干演化表征了整个系统处于相干保持阶段，特别是对于相关的周期性相干演化在无限链长极限下由零值主导的情况，这通常被认为是退相干的实现。
2009-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Supremacy of incoherent sudden cycles
本文从理论上研究了一种基于两个不同热浴交替耦合的二能级系统的制冷机。耦合的调制是通过调谐TLS的能级间距来实现的。我们发现，TLS，这避免了量子相干性，创建有限的冷却功率的突然循环中的浴之一，即作为一个冰箱，即使在无限的工作频率的限制。相比之下，在突然膨胀和压缩中产生量子相干性的循环导致两个浴的加热。我们提出了一种驱动方法，避免创建一致性，从而恢复在这个系统中的冷却。我们还讨论了基于超导量子位耦合到耗散LC谐振器的循环的物理实现。
2019-05-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Characterizing spin-bath parameters using conventional and time-asymmetric Hahn-echo sequences
通常由多脉冲控制序列执行的自旋浴噪声表征对于理解固态中的大多数自旋动力学是必不可少的。在这里，我们从理论上提出了一种方法，用于提取具有已知频谱的噪声源的特征参数，使用单个修改的哈恩回波序列。通过改变脉冲的施加时间，测量可寻址自旋的相干曲线，并将衰减系数拟合到我们导出的理论函数，我们提取表征噪声的物理性质的参数。假设一个洛伦兹噪声谱，我们说明了这种方法提取的相关时间浴的氮顺磁性杂质在金刚石，其耦合强度的氮空位中心的可寻址的自旋。考虑到具有$5\%$测量误差的实际实验场景，可以以$\sim 10 \%$的精度提取参数。该方案对于具有比非均匀相干时间（$T_2^*$）大两个数量级的自然均匀相干时间（$T_2$）的样本是有效的，并且当进一步平均不相关时减轻技术噪声。这种单脉冲噪声表征除了有可能将实验时间减少一个数量级之外，还可以最大限度地减少长时间尺度漂移和累积脉冲缺陷和数值误差的影响。
2020-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnons at low excitations: Observation of incoherent coupling to a bath of two-level-systems
集体磁激发模式，磁振子，可以相干耦合到微波光子在单激发极限。这使得可以获得磁振子的量子特性，并在量子信息处理中开辟了一系列应用，其中固有磁振子线宽表示量子谐振器的相干时间。我们的测量系统包括一个钇铁石榴石（YIG）球和一个三维（3D）微波腔在温度和激发功率典型的超导量子线路实验。我们进行光谱测量，以确定在这些实验条件下的磁振子相干的限制因素。使用输入输出形式主义，我们提取的磁振子线宽$κ_\mathrm{m}$。我们将在最低温度和激发功率下的相干时间的限制归因于近共振两能级系统（TLS）的非相干损耗，这是在这些实验条件下从超导电路中已知的一种通用损耗机制。我们发现，当激发功率从量子激发增加到多光子激发时，TLS饱和，它们对线宽的贡献消失。在较高的温度下，TLS热饱和和磁振子线宽减小以及。
2019-11-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence induced by a sparse bath of two-level fluctuators: peculiar features of $1/f$ noise in high-quality qubits
本文研究了稀疏双能级涨落子浴对高质量量子比特的退相干作用，发现尽管不同浴实现产生相似的$1/f$噪声功率谱，但相干时间差异巨大，且仅由少数特殊涨落子主导。
2024-04-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
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
Coherence enhanced quantum-dot heat engine
我们表明，量子相干性可以提高性能的连续量子热机在Lindblad描述。研究了由简并双量子点耦合到两个热浴中构成的粒子交换量子热机的稳态解，其中由于弛豫通道之间的干涉可能导致量子相干性.我们发现，当量子点和两个池之间的耦合构型的对称性被破坏时，非线性响应区域的相干性可以提高发动机的功率。在对称的情况下，相干性不能保持在稳态，除了最大干涉简并的情况下，初始条件依赖的多个稳态出现与暗态。
2021-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Heat transport and rectification via quantum statistical and coherence asymmetries
最近在纳米尺度上的实验证实，热整流器，电子二极管的热等效物，可以在量子机制中工作。我们提出了一个彻底的调查不同的粒子交换统计，相干性和集体相互作用的量子热输运整流器两端结的效果。使用碰撞模型的方法来描述开放系统的动力学，我们得到的非线性热流的一般表达式，从根本上偏离的朗道公式，每当量子统计或相干不对称存在于浴粒子。在此基础上，我们表明，热整流是可能的，即使与对称的介质浴耦合，如果两个浴不同的量子统计或相干。此外，相关的热导在低温下呈指数消失，如库仑阻塞效应。然而，在高温下，它获得取决于量子统计的幂律行为。我们的研究结果对于混合开放量子系统或固态热电路的热管理具有重要意义。
2022-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
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
Controllable freezing of the nuclear spin bath in a single-atom spin qubit
半导体中电子自旋量子比特的量子相干性和门保真度通常受到与核自旋浴耦合产生的噪声的限制。自旋零核如$^{28}$ Si的同位素富集已经导致退相时间$T_2^*$的惊人改善，令人惊讶的是，其可以超出理论预期的两个数量级。使用一个单原子$^{31}$ P量子比特在丰富的$^{28}$ Si，我们表明，异常长的$T_2^*$是由于可控冻结的剩余$^{29}$ Si核靠近施主的动力学。我们的结论得到了支持的$^{29}$ Si核自旋动力学，这揭示了电子自旋提供的反作用的程度，因为它与核浴相互作用的几乎无参数的建模。这项研究澄清了遍历假设在分析强，频繁测量条件下的多体自旋问题的局限性，并提供了新的策略，最大限度地提高半导体自旋量子位的相干性和门保真度。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quenching Spin Decoherence in Diamond through Spin Bath Polarization
我们的实验表明，自旋的退相干由纺丝浴可以完全消除完全极化的纺丝浴。我们用240 GHz和8 Tesla的电子顺磁共振研究了金刚石中氮空位中心和氮杂质从室温到1.3 K的自旋相干时间$T_2$。在低于塞曼能（11.5 K）时观察到$T_2$的急剧增加。的数据很好地描述了由于热自旋极化的触发器引起的自旋浴波动的抑制。$T_2$在低于2 K的$\sim 250 μs$下饱和，其中纺丝浴极化为99.4%。
2008-04-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Anomalous decoherence effect in a quantum bath
噪声环境中量子物体的退相干是量子科学与技术中的重要问题。一般认为，耦合到同一噪声源的不同过程应该具有相似的退相干行为，并且更强的噪声将导致更快的退相干。在这里，我们表明，在量子浴中，情况可能相反。特别地，我们预测金刚石中的氮空位中心自旋为1的多跃迁可以比单跃迁具有更长的相干时间，即使前者遭受比后者强两倍的来自核自旋浴的噪声。这种反常的退相干效应是由于通过中心自旋的翻转来操纵浴演化。
2011-02-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin Bath Decoherence of Quantum Entanglement
研究了大自旋环境中双自旋系统退相干的解析可解模型。作为纠缠的度量，我们评估了贝尔态（爱因斯坦-波多尔斯基-罗森对）的并发。我们发现，虽然对于两个单独的自旋浴所有四个贝尔态失去了相同的时间依赖性的相干性，对于一个共同的自旋浴，两个国家的衰减速度比其他。我们用自旋对中各个自旋的相对取向来解释这种差异。我们还研究了如何违反贝尔不等式的相干制度。无论是一浴和两浴的情况下，我们发现，而两个贝尔状态总是服从不等式，其他两个最初违反的不等式在早期。
2005-05-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Small quantum networks operating as quantum thermodynamic machines
我们表明，一个3量子比特系统的研究量子信息的目的，可以作为一个热力学机器时，驱动在有限的时间和两个分裂浴之间的接口。旋转被安排在一个链中，其中中间的工作旋转练习卡诺循环，其区域定义了交换的功。循环方向（交换功的符号）随着浴温差经过临界值而翻转。
2006-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Controlling the quantum dynamics of a mesoscopic spin bath in diamond
理解和减轻退相干是量子科学和技术的关键挑战。固态纺丝系统退相干的主要来源是不受控的纺丝浴环境。在这里，我们展示了在室温下金刚石中的介观自旋浴的量子控制，该自旋浴由取代氮杂质的电子自旋组成。使用单个氮空位（NV）中心电子自旋作为磁场传感器探测所得的自旋浴动力学。我们利用旋转浴控制来动态地抑制由旋转浴引起的NV自旋的退相。此外，通过结合自旋浴控制与动力学解耦，我们直接测量的相干性和时间相关的不同组的浴自旋。这些结果为退相干的基础研究开辟了一个新的领域，并为基于自旋的磁学和量子信息处理提供了新的途径。
2012-05-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Discrimination of thermal baths by single qubit probes
与热浴接触的量子系统的非平衡态有助于区分不同温度或不同统计的环境。我们将这些研究扩展到一个更通用的问题，即在不平等的温度下区分两个不同成分的浴缸。值得注意的是，存在的温度制度，在初始状态准备的相干性的存在是有益的歧视能力。我们还发现，非平衡态并不是普遍最佳的，并详细说明了条件，在这种条件下，它变得方便，等待完全热化的探头。这些概念在线性光学模拟中示出。
2020-05-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Control of electron spin decoherence caused by electron-nuclear spin dynamics in a quantum dot
通过求解耦合量子动力学方程，研究了InAs量子点中多个相互作用核自旋的介观浴对电子自旋退相干的控制。由于核自旋浴的分叉演化是基于电子自旋的上升或下降状态，因此它测量了电子自旋的哪个状态信息，从而降低了它的相干性。用对关联近似求解了核自旋池的多体动力学。在相应的时间尺度上，核的成对触发器，作为介观浴中的元激发，可以映射到非相互作用的赝自旋的进动。这种映射为理解退相干和设计控制方案提供了几何图像。仔细检查核浴动力学揭示了丰富的现象和控制电子自旋退相干的新的可能性。例如，当电子自旋在$τ$处被$π$ -脉冲翻转时，其相干性将在$\sqrt{2}τ$处部分恢复，这是从介观浴中量子解纠缠的结果。与常规自旋回波对非均匀展宽相位的重新聚焦不同，通过控制量子对象，通过引导浴态的量子演化来实现解纠缠。一个级联的脉冲序列的建设可以消除退相干与任意精度，与核-核自旋相互作用强度作为控制小参数。
2007-03-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exponential decay in a spin bath
我们表明，在强磁场的存在下，电子自旋与核自旋浴相互作用的相干性可以表现出一个定义明确的纯指数衰减的特殊（“混沌”）浴初始条件。这是在对比的典型情况下，其中自旋浴动力学已被调查的非马尔可夫极限，给出超指数或幂律衰减的关联函数。我们明确地计算了自由感应衰变的退相干时间T_2，并找到了一个简单的表达式，它依赖于浴极化，磁场，电子波函数的形状，维数，总核自旋I，和同位素浓度的实验相关的异质自旋系统。
2008-02-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin bath mediated long-lived coherent oscillations of NV centers in diamond
Bennett University（贝内特大学）；IIT Madras（印度理工学院马德拉斯分校）；Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学）；Center For Quantum Information, Communication And Computing, IIT Madras（印度理工学院马德拉斯分校量子信息、通信与计算中心）；London center for Nanotechnology, UCL（伦敦纳米技术研究中心，伦敦大学学院）；SIAS, Krea University（克里亚大学SIAS学院）
利用自旋浴与NV电子-核自旋在能级反交叉处的多体相互作用，实现了长寿命相干振荡，振荡频率稳定且相干时间比平行磁场方向长2-3倍。
2026-08-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effects of external driving on the coherence time of a Josephson junction qubit in a bath of two level fluctuators
我们研究了外部驱动对二能级系统（TLS）的影响，认为这是增加固态约瑟夫森结量子比特相干时间的主要障碍。我们发现，通过使用布洛赫-雷德菲尔德的方法，外部驱动TLS有两个主要的影响。首先是TLS的两个状态之间的波动增加，与热波动相比，这种效应的重要性取决于TLS与温度相比的能量分裂。第二个效应是在低频率处噪声谱的强度降低，并且同时在TLS的重整化拉比频率（驱动频率）周围以及在这两个频率之间的跳动处的强度增加。最后，我们研究了一个典型的分布的TLS已知的起源$\propto 1/f$噪声的合奏平均噪声谱。我们发现，强驱动导致在低频率下的噪声降低，因此增加了量子位的失相时间$T_2^Q$。然而，当驱动频率与温度相比很大时，这种效应会被指数抑制，正如我们通常对约瑟夫森量子比特所发现的那样。我们建议可以使用远低于量子比特频率的外部驱动来增强量子比特的相干时间。
2011-09-30 cond-mat.mes-hall
Electron Spin Decoherence in Silicon Carbide Nuclear Spin Bath
本文研究了碳化硅（SiC）核旋浴中单个缺陷的电子自旋退相干。我们发现，虽然$^{29}\rm{Si}$（$p_{\rm{Si}}=4.7\%$）的天然丰度比$^{13}{\rm C}$（$p_{\rm{C}}=1.1\%$）大4倍左右，但强磁场下SiC核自旋浴中缺陷中心（$B>300~\rm{Gauss}$）的电子自旋相干时间比金刚石中$^{13}{\rm C}$核自旋浴中氮空位（NV）中心的电子自旋相干时间长。这一反直觉结果的原因是有限磁场中异质核自旋翻转过程的抑制。结果表明，SiC中缺陷中心的电子自旋是量子信息处理中固态自旋量子比特的理想候选者。
2014-09-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence induced by an ordered environment
这封信讨论了有限温度下弱耦合到库中的量子比特的时间演化，库具有长程序的对称破缺态。特别是，我们的有序水库模型的标准BCS超导体与s波配对。我们研究了量子比特的约化密度矩阵，分别采用了无时间卷积近似和Nakajima-Zwanzig近似。我们研究了量子比特和超导浴之间的不同类型的耦合。我们发现，在超导浴有序一般会导致一个不利的非马尔可夫快于指数衰减的量子比特的相干性。另一方面，量子位与浴的无序扇区的耦合可以导致量子位的马尔可夫退相干，退相干速率急剧降低。由于这些行为是有序相特有的，量子比特可以作为其环境中连续相变的有用探针。我们还简要讨论了我们的主要结果的有效性，即对于耦合到有限温度下具有自发破缺连续对称性的一般有序浴的量子位，量子位相干性的衰减速度比指数衰减更快。
2013-04-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Concatenated dynamical decoupling in a solid-state spin bath
级联动态退耦合（CDD）脉冲序列作为一种减轻量子信息处理中退相干的策略具有很大的应用前景。重要的是要研究这些动态解耦策略在实际系统中的实际性能，这些系统是有前途的量子位候选者。在这个快速通信中，我们计算的哈恩回声序列的级联的回声衰减的固态电子自旋量子位在核自旋浴使用集群扩展技术。我们发现，每一级的串联逆转连续水平的浴内波动的影响。一方面，这使CDD成为一种通用的、现实的解耦策略。另一方面，这使以前用于研究通过CDD恢复介观自旋浴失去的相干性的简单对近似的结果变得过于乐观。
2007-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Observation of anomalous decoherence effect in a quantum bath at room temperature
量子物体的退相干是现代量子科学和技术的关键。一般认为，较强的噪声导致较快的退相干。引人注目的是，最近的理论研究发现了量子浴中自旋的相反情况。本文报道了高纯金刚石中氮空位中心电子自旋为1的反常退相干效应的实验观察。我们证明，在动力学解耦，双跃迁可以有更长的相干时间比单跃迁，即使前者耦合到核自旋浴的两倍，后者没有。实验结果与理论结果的一致性证实了弱耦合核自旋在槽中的可控性，这在量子信息处理和量子精密测量中是有用的。
2011-05-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin decoherence and electron spin bath noise of a nitrogen-vacancy center in diamond
从理论上研究了金刚石中单个氮空位中心的自旋退相干。利用自旋相干态P表象方法，模拟了N电子自旋包围的NV中心的相干演化。我们发现，自旋退相干时间以及NV中心的自由感应衰减依赖于N自旋的空间配置。NV中心的自旋退相干速率（1/T2）和退相速率（1/T2*）均随N个自旋的浓度线性增加。利用P-表示方法，我们还演示了N自旋浴的噪声谱的提取，这将提供有前途的途径，设计一个最佳的脉冲序列，以抑制金刚石中的退相干。
2012-09-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nanocavity enhanced photon coherence of solid-state quantum emitters operating up to 30 K
本研究实验分辨固态量子点中两类温度相关声子退相干机制，并通过光子纳米腔耦合在30 K下显著提升光子相干性，同时提出可预测并优化器件性能的极化子模型。
2024-05-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Single Electron Spin Decoherence by Nuclear Spin Bath: Linked Cluster Expansion Approach
建立了一个单电子自旋与核自旋池相互作用的横向动力学理论模型。该方法允许一个简单的图形表示和不同的核自旋激发过程有助于电子自旋退相干和动力学相位波动的解析表达式。它解释了核自旋动力学超越传统的对相关模型。作为该理论的一个例证，我们评估了在Si晶体中的P施主电子自旋的相干动力学。
2006-09-05 cond-mat.mes-hall
Emergence of Quantum-Classical Dynamics in an Open Quantum Environment
研究了开放量子力学系统可以用混合量子-经典动力学描述的条件。利用影响泛函方法研究了一个由两个耦合系统A和C组成的模型复合量子系统与具有欧姆和超欧姆谱密度的谐波浴相互作用的退相干。子系统A直接耦合到子系统C，而C直接耦合到浴。计算的模型，其中子系统A被视为是一个双线性耦合到一个单一的谐振子C子系统的二能级系统。讨论了在极端非绝热状态下各子系统的量子相干性的损失，其中子系统A的动力学基本上是冻结的。子系统C被示出为迅速失去其相干性，而子系统A保持相干性较长的时间段，因为C调制浴对A的影响。因此，可以识别耦合AC系统演化有效地服从混合量子经典动力学的情况。
2002-04-18 cond-mat.mes-hall
Heat measurement of quantum interference
Aalto University School of Science（阿尔托大学理学院）；VTT Technical Research Centre of Finland Ltd（芬兰技术研究中心有限公司）；University of Chicago（芝加哥大学）
该研究通过测量量子位与热浴间的热传输干涉图案，揭示了相干性在量子热力学中的作用，并提出基于Floquet理论的理论模型。
2025-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quadrupolar induced suppression of nuclear spin bath fluctuations in self-assembled quantum dots
量子逻辑门（量子比特）中由于与周围环境相互作用而产生的退相干是量子信息技术实际实现的主要障碍。对于固态电子自旋量子比特，与核自旋的相互作用是主要问题。电子退相干的一个特别的、可理解的来源来自核自旋浴的退相干，由核-核偶极相互作用驱动。由于其多体性质，核退相干很难预测，特别是对于一类重要的应变纳米结构，其中核四极效应具有显着但很大程度上未知的影响。本文报道了对单个应变InGaAs/GaAs量子点核自旋池相干性的直接测量：核自旋回波相干时间T2在1.2 - 4.5 ms之间，基于这些T2值，我们证明了四极相互作用使应变量子点中的核涨落比晶格匹配的GaAs/AlGaAs结构慢得多。由于镓和铟合金化的原子无序效应，这种波动抑制对于砷核特别强。我们的研究结果表明，四极效应可以帮助解决设计可扩展的量子计算硬件的长期挑战：III-V族半导体自旋量子位可以被设计为具有无噪声的核自旋浴（以前只能在核自旋0半导体中实现，其中量子位网络互连和缩放具有挑战性）。
2014-03-21 cond-mat.mes-hall
A spin-boson theory for charge photogeneration in organic molecules: Role of quantum coherence
用量子热机模型研究了有机分子中的电荷光生过程。两个浴分别代表光子发射源和声子环境。我们利用含时密度矩阵重整化群算法研究了该模型的超快量子化学过程。我们发现通过两个自旋的瞬态能流表现为两阶段效应：第一阶段表现为相干动力学，代表电荷转移态的超快离域和解离，第二阶段建立了恒定电流。光-电荷转换是高效的，最大效率为具有优化的模型参数的$93\%$。两个自旋之间的生存纠缠被认为是主要负责的超效率。
2014-09-13 cond-mat.mes-hall
Coherence-assisted quantum state preparation and thermal control through repeated interactions
University of Toronto（多伦多大学）
该研究在马尔可夫重复相互作用框架下，推导了量子比特与相干环境相互作用的精确解析解，证实环境相干性可作为资源调控稳态制备与能量传递，甚至逆转热流方向。
2026-10-09 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.chem-ph
Performance comparison of dynamical decoupling sequences for a qubit in a rapidly fluctuating spin-bath
避免量子力学态的相干性损失是量子信息处理的重要前提。动态退耦（DD）是保持相干性的最有效的实验方法之一，特别是当人们只能访问量子比特系统而不能访问其环境（浴）时。它涉及对系统施加脉冲，其净效应是系统-环境相互作用的逆转。然而，在任何真实系统中，环境都不是静态的，因此如果重聚焦脉冲之间的间隔变得与环境的相关时间相当或比环境的相关时间更长，则系统-环境相互作用的反转变得不完美。因此，如果脉冲之间的间隔减小，则重新聚焦的效率提高。在这里，我们量化不同的DD序列在保持不同的量子态的效率。我们使用13 C核自旋作为量子比特，1H核自旋作为环境，通过磁偶极-偶极耦合耦合到量子比特。质子自旋之间的强偶极-偶极耦合导致快速波动的环境，相关时间为100 us。我们的实验结果表明，脉冲之间的短延迟产生更好的性能，如果他们相比，浴相关时间。然而，当脉冲间隔变得比浴相关时间短时，达到最佳。对于甚至更短的延迟，脉冲不完整性超过退相干损失并导致量子态衰减。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.gen-ph
Tuning the performance of a micrometer-sized Stirling engine through reservoir engineering
胶体热机是理解在嘈杂环境中将热转换为功的范例模型-生物和合成纳米/微机器发挥作用的领域。虽然这些引擎在热浴中的操作是很好理解的，但它们如何在具有非高斯噪声统计并且缺乏记忆的浴中发挥作用，这是最简单的偏离平衡的情况，仍然不清楚。在这里，我们量化了一个胶体斯特林发动机之间的工程\textit{memoryless}非高斯浴和高斯一个操作的性能。在准静态极限下，非高斯发动机的工作方式与理论预测的平衡发动机相同。在增加的操作速度，由于噪声统计的性质，发病的不可逆性的非高斯发动机之前，其热对应，从而转移的操作速度在功率最大。纳米/微机器的性能可以通过仅改变储层噪声统计的性质来调谐。
2021-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
