Phonon mediated non-equilibrium correlations and entanglement between distant semiconducting qubits
本文从理论上研究了一维耦合机械谐振器链中远距离半导体量子比特之间的非平衡关联和纠缠。每个量子位由双量子点（DQD）定义并嵌入机械谐振器中。这两个量子比特可以通过沿谐振链的声子转移耦合、关联和纠缠。我们计算了不同声子-声子耦合率下的非平衡关联和稳态纠缠，发现了一个由粒子数反转引起的最大稳态纠缠。结果表明，声子-量子比特混合系统可以产生高度可调的关联和纠缠，这将有助于介观物理和固态量子计算的发展.
2020-11-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum gates between distant atoms mediated by a Rydberg excitation antiferromagnet
本研究提出一种基于里德伯激发类反铁磁态的新型远距离原子量子门协议，利用啁啾激光绝热转移结合最近邻阻塞实现条件几何π相位，实验参数下门保真度达0.98-0.99，优化脉冲可进一步提升性能。
2025-03-03 quant-ph
Cavity-mediated coherent coupling between distant quantum dots
用于量子信息技术的可扩展架构需要选择性地耦合长距离量子比特，同时抑制环境噪声和串扰。在半导体材料中，量子点上的单个自旋与容纳费米模式的腔体的相干耦合为这一技术挑战提供了新的解决方案。在这里，我们展示了两个空间分离的量子点之间的相干耦合使用电子腔设计，利用在二维电子气的回音壁模式。腔介导的长距离耦合有效地最小化了点之间的不期望的直接串扰，并且定义了用于基于全电子闪烁器的量子信息处理的可扩展架构。
2017-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum information processing with nuclear spins mediated by a weak-mechanically controlled electron spin
我们提出了一个方案，以实现核-核间接相互作用介导的机械驱动的氮空位（NV）中心的钻石。在这里，我们展示了两个量子比特纠缠门和两个碳核之间的量子态转移。当偶极-偶极相互作用强度远大于驱动场强度时，该方案对NV中心（核自旋）与环境耦合引起的退相干具有鲁棒性。方便地，不需要偶极耦合的精确控制，因此该方案对核自旋和NV中心的波动位置不敏感。我们的计划提供了一个通用的蓝图，多核自旋门和多方通信。
2022-11-17 quant-ph
Arbitrary Nuclear Spin Gates in Diamond Mediated by a NV-center Electron Spin
我们提出了一个协议，实现任意的N-量子位之间的相互作用的核自旋，并可以直接测量核多体自旋通过适当地使核自旋与氮空位（NV）中心电子自旋相互作用。该方法利用最近推出的动态解耦技术，并表明，对电子自旋的行动是足够的，充分利用核自旋作为强大的量子寄存器。我们的协议是通用的，适用于其他核自旋为基础的平台与电子自旋缺陷作为调解人的情况下，碳化硅。
2017-09-12 quant-ph
Photon-Mediated Interaction between Two Distant Atoms
我们研究了两个相距遥远的原子之间的光子相互作用，这两个原子通过光学元件（透镜或光纤）耦合，使它们发射的部分辐射相互聚焦。根据原子激发态的辐射寿命和光子在两个原子之间的传播时间之间的比率，区分两种制度。在这两个制度下，远低于饱和的动态表现出一个坏的谐振腔，其中原子作为镜子，或偶极-偶极相互作用的典型特征的典型特征。我们研究了发射光的相干特性，并表明它携带的原子之间的多次散射过程的签名。将模型预测与J. Reynner { \it et al.}中的实验结果进行比较，Nature { \bf 413}，495（2001）.
2008-05-06 physics.atom-ph quant-ph
Cross correlation mediated by distant Majorana zero modes with no overlap
本文针对远距离马约拉纳零模在耦合能量趋于零时交叉关联消失的传统结论，提出基于 Andreev 支路电流的实验方案，证明非零交叉关联的存在，并结合零偏压电导峰为非局域马约拉纳零模提供确定性证据。
2021-04-27 quant-ph
Long-time Bell states of waveguide-mediated qubits via continuous measurement
远距离物体贝尔态的产生对于构建量子网络具有重要意义。先前的研究已经表明，通过利用对系统环境的时间连续测量，可以在远程量子比特之间产生瞬态或间歇性贝尔态，例如，光子计数或零差检测。在本文中，我们考虑了一个新的方案，通过连续光子计数和零差检测实现长时间可持续的两个遥远的量子比特的贝尔态的一维波导介导。在这两种情况下，不同的贝尔态可以存在于不同的初始状态中的长时间制度。特别地，在前一种情况下，我们发现一旦第一个光子被记录，Bell态之间就可以形成循环跳跃，而更有趣的是，在后一种情况下，任何稳定的Bell态都可以独立于探测效率而实现。
2021-10-18 quant-ph
Efficient entanglement of spin qubits mediated by a hot mechanical oscillator
固态定域电子和核自旋量子比特构成了一个有前途的平台，即使在室温下存储和操纵量子信息。然而，可扩展系统的开发需要纠缠远距离自旋的能力，这在今天仍然是一个挑战。我们提出并分析了一个有效的，预示着计划，采用奇偶校验测量的消相干自由子空间，使快速和强大的纠缠产生遥远的自旋量子比特介导的热机械振荡器。我们发现，高保真纠缠在低温，甚至环境温度下是可行的与现实的参数，并表明纠缠对可以随后利用确定性控制非核自旋之间的操作。我们的研究结果为各种固态自旋量子比特的新型量子处理架构打开了大门。
2020-11-05 quant-ph
Photon-mediated interactions between distant artificial atoms
原子间的光子相互作用在量子光学、量子模拟和量子信息处理中具有重要的意义。原子之间实光子和虚光子的交换产生了非平凡的相互作用，其强度在三维空间中随着距离的增加而迅速减小。在这里，我们研究更强的光子介导的相互作用，使用两个超导量子比特在一个开放的一维传输线。利用独特的可能性，以调整这些量子比特超过四分之一的过渡频率，我们观察到相干交换相互作用在有效的分离$3λ/4$和超和亚辐射状态的创建在一个光子波长$λ$的分离。该系统非常适合探索集体原子/光子相互作用及其在量子通信技术中的应用。
2014-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Resonator-mediated quantum gate between distant charge qubits
本研究理论证明微波谐振器光子可在色散区间介导两个远距离电荷量子比特间的 iSWAP 与 √iSWAP 门，并分析噪声对保真度的影响。
2024-10-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electron-mediated projective quantum nondemolition measurement on a nuclear spin
投影量子非破坏性测量是量子技术的重要组成部分。在这里，我们提出了一种方法，通过测量一般的电子-核自旋系统中的腋电子自旋，通过弱超精细相互作用耦合，构建投影QND测量的核自旋。其核心思想是对电子施加适当的量子控制，以构建核自旋上的弱QND测量，然后将这样的测量序列级联成投影测量。我们确定了一组可调参数来选择QND观测值和控制弱QND测量的强度。我们还发现，QND测量可以稳定对现实的实验控制误差。作为我们方法的演示，我们设计了一个在金刚石中的$^{13}$ C核自旋弱耦合到氮空位中心电子自旋的投影QND测量。
2022-08-21 quant-ph
Motion-light parametric amplifier and entanglement distributor
提出了一种利用腔场介导参量相互作用实现囚禁原子运动模与传播光场纠缠的方案。然后，我们表明，如果这个光场随后耦合到第二个遥远的原子通过腔介导的线性混合相互作用，它是可能的，从光束的纠缠转移到第二个原子的运动模式，以创建一个EPR型纠缠态的位置和动量的两个相距遥远的原子。
2002-03-28 quant-ph
Sensing distant nuclear spins with a single electron spin
我们实验证明了使用一个单一的电子自旋来测量从周围的自旋浴内遥远的个人核自旋的量子动力学。我们的技术利用电子自旋的相干控制，使我们能够隔离和监测弱耦合到电子自旋的核自旋。具体来说，我们检测到的进化遥远的个人碳-13核自旋耦合到单氮空位中心的金刚石晶格与超精细耦合下降到一个因素的8以下的电子自旋裸退相速率。潜在的应用纳米磁共振成像和量子信息处理进行了讨论。
2012-05-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bipartite entanglement in a nuclear spin register mediated by a quasi-free electron spin
该研究利用金刚石中硅空位中心的准自由电子自旋，实现了全连接三核自旋寄存器的控制与二分纠缠，为固态量子网络提供了新方案。
2025-08-07 quant-ph
Long-distance entangling gates between quantum dot spins mediated by a superconducting resonator
最近的硅量子比特实验表明，微波谐振器与双量子点中单个电子的自旋有很强的耦合，这为远程自旋-自旋相互作用提供了可能性。我们提出了我们的理论计算远量子点自旋耦合的谐振器之间的有效相互作用，并提出了一个协议的快速，高保真度的两个量子比特门与实验证明的能力一致。我们的模拟表明，在噪声的存在下，自旋-自旋纠缠门显着优于腔介导门的电荷量子比特。
2019-10-28 quant-ph
Entangling nuclear spins in distant quantum dots via an electron bus
我们提出了一个协议的确定性产生的纠缠之间的两个合奏的核自旋周围两个遥远的量子点。该协议依赖于在每个量子点中注入具有确定极化的电子以及电子从一个量子点到另一个量子点的相干转移。计算小系统的精确动力学，并使用有效的主方程和近似的非线性运动方程的较大系统，我们能够确认，我们的协议确实产生纠缠均匀和非均匀系统。最后，我们分析了我们的协议在当前几个实验平台上的可行性。
2021-06-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Logic Between Distant Trapped Ions
囚禁原子离子由于其长的囚禁时间、良好的相干性以及对原子内部态的精细控制而被证明是实现量子计算的最有希望的候选者之一。将离子（量子存储器）与光子（距离链路）集成为大规模量子计算和长距离量子通信提供了一条独特的途径。在这篇文章中，我们提出了一个详细的审查的实验实现的预示光子介导的量子门之间的远程离子，并雇用这个门执行之间的距离约为一米的两个离子之间的隐形传态协议。
2009-07-10 quant-ph
Dispersive cavity-mediated quantum gate between driven dot-donor nuclear spins
针对远距离核自旋量子比特难以实现双量子比特门的问题，理论研究了微波谐振器与混合量子点-供体系统的相互作用，通过驱动补偿频率失配并实现色散耦合，实现了保真度接近90%的核自旋双量子比特门。
2023-04-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable nuclear-spin entanglement mediated by a mechanical oscillator
我们提出了一个固态混合平台的基础上植入的氮空位（NV）中心的金刚石磁耦合到一个机械振荡器的阵列。机械振荡器和NV电子自旋都充当量子总线，使我们能够在遥远的核自旋之间诱导有效的长程相互作用，放松对空间距离的要求。相干核自旋-自旋相互作用具有伊辛模型的形式，在存在机械阻尼和自旋退相的情况下，除了电子自旋的微波驱动场之外，还可以通过核自旋的脉冲动力学解耦来维持。本混合平台提供了一种可扩展的方式来制备具有长相干时间的核自旋之间的多体纠缠，并且可以应用于生成可用于通用量子计算的图态。
2018-10-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electronic superradiance mediated by nuclear dynamics
本文扩展Dicke模型研究核运动对超辐射发射的影响，通过动力学模拟揭示了暗态布居泄漏的新时间尺度，并发现可通过调节核势能面控制暗态发射途径。
2025-02-03 physics.optics quant-ph
Long-range photon-mediated gate scheme between nuclear spin qubits in diamond
金刚石中的缺陷中心是特殊的固态量子系统，可以具有极长的电子和核自旋相干时间。到目前为止，氮核自旋的单量子比特门，具有氮空位（NV）中心电子自旋的双量子比特门，以及附近氮核自旋之间的纠缠已经得到证明。在这里，我们开发了一个在两个遥远的氮核自旋之间实现通用双量子比特门的方案。虚拟激励的NV中心，嵌入在一个光学腔可以散射激光光子进入腔模式，我们表明，这个过程取决于核自旋状态的氮原子。如果两个NV中心同时耦合到公共腔模式并单独激发，则虚腔光子交换可以调解核自旋量子位之间的有效相互作用，其取决于两个核的自旋状态，这实现了通用的受控$\textit{Z}$门。我们预测操作时间低于100纳秒，这比钻石中核自旋量子比特的退相干时间快几个数量级。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Loophole-free Bell-inequality violation between atomic states in cavity-QED systems mediated by hybrid atom-light entanglement
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；NextQuantum Innovation Research Center, Department of Physics & Astronomy, Seoul National University（首尔大学物理与天文学系 NextQuantum 创新中心）；Department of Physics, SRM University, Amaravati, Andhra Pradesh - 522540, India（印度安得拉邦阿马拉瓦蒂 SRM 大学物理系）；National Institute of Informatics（国立情报学研究所）
本文提出了一种可行的可扩展方法，通过混合原子光纠缠在腔基架构中测试贝尔非局域性并实现设备无关量子密钥分发，结合噪声源模型展示了当前技术可实现强贝尔不等式违反和数十公里的密钥生成。
2025-12-11 quant-ph
Scalable entanglement of nuclear spins mediated by electron exchange
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Quantum Machines Inc.（量子机器公司）；Intel Corporation（英特尔公司）；School of Electrical Engineering and Telecommunications, UNSW Sydney（新南威尔士大学电气与电信工程学院）；ARC Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology（ARC量子计算与通信技术卓越中心）；NNF Quantum Computing Programme, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所NNF量子计算项目）；Diraq Pty. Ltd.（Diraq有限公司）；School of Fundamental Science and Technology, Keio University（庆应义塾大学基础科学与技术学院）；School of Physics, University of Melbourne（墨尔本大学物理学院）；School of Science, RMIT University（皇家墨尔本理工大学理学院）
通过电子交换相互作用，在硅设备中实现两个磷原子核之间的高保真度核自旋纠缠，为扩展半导体自旋量子位至核自旋量子计算机提供新途径。
2025-09-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cross-entangling electronic and nuclear spins of distant nitrogen-vacancy centers in noisy environments by means of quantum microwave radiation
金刚石中的氮空位（NV）缺陷中心是在室温固态环境中产生纠缠态的强有力候选者。空间分离的NV系统中的量子关联，从几纳米到几公里的NV之间的距离，最近已经报道。本文研究了双模微波压缩（纠缠）光子（与两个最低NV电子自旋态共振）到初始非纠缠NV中心的纠缠转移。我们首先证明了从量子微波到孤立NV电子自旋的纠缠转移过程是可行的。然后，我们继续扩展以前的结果，以更现实的情况下，13 C核旋转浴周围的每个NV被包括在内，量化的纠缠转移效率和鲁棒性的影响下的移相/耗散嘈杂的核浴。最后，我们解决的问题，评估纠缠转移的可能性从压缩微波光到两个远程核自旋密切联系到不同的NV中心。
2018-07-26 cond-mat.other quant-ph
Collective Floquet engineering between two distant superconducting artificial atoms
National Tsing Hua University（国立清华大学）；Central South University（中南大学）；Zhejiang University（浙江大学）；Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）；City University of Hong Kong（香港城市大学）；National Taiwan University（国立台湾大学）；National Chung Cheng University（国立中正大学）
本研究通过对耦合带电容镜终端波导的两个超导量子比特应用Floquet工程，实现了对其光子介导相互作用的动态控制，可按需调控相干能级分裂与集体衰减，为远程量子发射器间相互作用的动态重塑提供了新途径。
2026-10-14 quant-ph
On the limits of photon-mediated interactions in one-dimensional photonic baths
远距离量子发射体之间的非共振传播光子的交换引起它们之间的相干相互作用。这种相互作用的范围，以及它们是否伴随着耗散，取决于光子能量色散，它的维数，和/或光-物质耦合。在这份手稿中，我们的特点的情况下，一般的一维光子浴的光子介导的相互作用的限制的典型假设，即，有有限的范围跳跃的光子浴加上本地和双折射波光-物质耦合。在这种情况下，我们展示了如何，不管系统的参数，相干光子介导的相互作用总是可以写为指数的有限和，因此不能显示幂律渐近标度。作为展望，我们将展示如何通过放宽其中一些条件，例如，超越了局部的光-物质耦合（例如，巨原子）或更长距离的光子跳跃模型，幂律相互作用可以在一定的距离窗口内获得，甚至在后一种情况下的渐近状态下获得。
2020-03-16 quant-ph
Multi-ion entangling gates mediated by spectrally unresolved modes
Physics Department, Blackett Laboratory, Imperial College London（帝国理工学院布莱特特定律物理系）
通过时间依赖磁场梯度实现非扰动多离子纠缠门，适用于线性离子串中任意配对的多量子比特和两量子比特门操作。
2026-02-11 quant-ph
Remote Hamiltonian Interactions Mediated by Light
我们解决了量子光学的一个基本问题：一束光能否介导两个遥远的量子系统之间的相干汉密尔顿相互作用？这是一个有趣的问题，其答案并不是先验清楚的，因为光带走了关于系统的信息，并且可能会受到损失，从而引起与耦合相关的固有退相干通道。我们的回答是肯定的，我们推导出一个特别简单的相互作用是哈密顿的充分条件：光场需要与系统相互作用两次，第二次相互作用必须是第一次相互作用的时间反演。我们证明，即使在存在显着的光损耗，相干相互作用可以实现，并产生大量的纠缠系统之间。我们的方法是直接适用于建立混合量子系统，在光力学和原子系综领域的相关应用。
2019-08-27 quant-ph
Fidelity of photon-mediated entanglement between remote nuclear-spin multi-qubit registers
本文研究将氮-空位中心光子纠缠架构从氮自旋扩展到每节点多个$^{13}$C核自旋，并通过顺序退相干保护门模拟远程纠缠对生成保真度，论证两种方案原则兼容。
2024-01-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum correlations between two distant cavity QED systems coupled by a mechanical resonator
实现两个远距离系统之间的量子关联是量子网络的理想特征。在这项工作中，我们研究了由两个空间分离的量子发射体-腔子系统组成的系统。机械谐振器耦合到两个量子发射器或两个腔，导致两个子系统之间的量子相关性，例如非局域光物质修饰态和腔-腔正常模式分裂。这些间接耦合可以通过机械谐振器和原子/腔之间的大能量失谐的有效哈密顿量来解释。此外，它被发现的系统的物理参数，以最大限度地提高这种声子介导的耦合的纠缠的最佳条件。
2018-07-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Room temperature entanglement between distant single spins in diamond
纠缠是量子物理学的核心但转瞬即逝的现象。一旦被认为是量子理论的一个独特的反直觉性质，它已经发展成为量子技术的最核心的元素，为量子计算机提供速度，为长距离量子密码学提供一条道路，并提高量子精密测量的灵敏度。因此，已经有许多实验证明光子，原子，离子以及固态系统如自旋或量子点，超导电路和宏观金刚石之间的纠缠。在这里，我们实验证明两个工程单固态自旋量子位（量子位）在环境条件下的纠缠。缺陷对的光子发射揭示了基态自旋相关。通过量子态层析成像证明了纠缠（保真度= 0.67 \pm 0.04）。此外，电子自旋纠缠的寿命延长到ms的纠缠交换到核自旋，证明核自旋纠缠超过25 nm的长度尺度。这些实验标志着朝着可扩展的室温量子器件迈出了重要的一步，该器件在量子信息处理以及计量学中具有潜在的用途。
2012-12-12 quant-ph
Phonon-mediated quantum state transfer and remote qubit entanglement
声子，特别是表面声波声子，已经被提出作为相干耦合远距离固态量子系统的手段。最近的实验表明，超导量子比特可以控制和检测共振结构中的单个声子，从而能够相干产生和测量复杂的稳态声子态。在这里，我们报告的确定性发射和捕获的巡游表面声波声子，使量子纠缠的两个超导量子比特。利用相当于500 ns延迟线的2 mm长的声学量子通信信道，我们演示了一个量子比特对一个声子的发射和再捕获，两个量子比特之间的量子态转移效率为67%，以及通过两个量子比特之间声子的部分转移，产生保真度为$\mathcal{F}_B = 84 \pm 1$ %的纠缠Bell对
2019-03-13 quant-ph
Proposed rapid detection of nuclear spins with entanglement-enhanced sensors
最近，在金刚石中探测具有氮空位（NV）中心的核自旋方面取得了重大进展。然而，由于短程偶极-偶极相互作用的性质，需要很长时间才能用NV中心探测到遥远的核自旋。在这里，我们提出了一个快速检测核自旋与NV中心之间的纠缠。我们发现，所需的时间来检测与纠缠的核自旋是几个数量级短于可分离的NV中心。我们的研究结果为纳米核磁共振光谱学的新应用铺平了道路。
2021-05-07 quant-ph
Nuclear Spin-Mediated Relaxation Mechanisms of the V$_{B}^-$ Center in hBN
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）
本研究通过团簇扩展技术开发无参数自旋动力学模型，揭示了六方氮化硼中V_B^-中心的核自旋介导的弛豫机制，并预测了外部磁场对弛豫时间T_1的影响。
2025-11-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph quant-ph
Coherent coupling of mechanics to a single nuclear spin
核自旋与环境的相互作用很弱。特别地，它们通常对机械振动不敏感。在这里，我们成功地证明了力学的相干耦合到一个单一的核自旋。这种耦合是由金刚石中的硅空位（SiV）中心介导的，利用其大的应变敏感性和与核自旋的超精细相互作用。重要的是，我们证明了核自旋保持其良好的相干性，即使在这种耦合的存在。这提供了一种利用核自旋作为量子机制中机械系统的量子存储器的方法。
2021-07-23 quant-ph
Electron-mediated entanglement of two distant macroscopic ferromagnets within a nonequilibrium spintronic device
基于量子自旋转移力矩，提出通过电流脉冲使空间分离的铁磁体层产生非平衡纠缠，并利用超快X射线光谱提取量子Fisher信息来探测该瞬态纠缠。
2023-12-21 cond-mat.str-el quant-ph
Pure quantum dephasing of a solid state electron spin qubit in a large nuclear spin bath coupled by long-range hyperfine-mediated interactions
我们研究了定域自旋量子比特与核自旋池相互作用时的退相干。虽然在一个非常大的磁场的限制下，唯一的退相干机制是由于核自旋的偶极触发器的光谱扩散，随着减少的领域的超精细介导的核自旋之间的相互作用变得重要。我们利用它们的长程性质，并在退相干时间演化函数的1/N展开中恢复主导项（N是与电子自旋明显相互作用的核自旋的数量，很大）。对于热不相关浴的情况下，我们表明，我们的理论是适用于低磁场（~10 mT的一个大点，N=10^6）允许与最近的实验在GaAs量子点自旋量子位进行比较。在这种方法中，我们计算的自由感应衰减和自旋回波退相干在GaAs和InGaAs作为在浴（即量子点的大小）和磁场的核的数量的函数。我们的理论在一个狭窄的核浴中的自由感应衰减是同意由于超精细介导的相互作用，可以得到当所有的核-电子耦合常数是相同的消相干的精确解。对于自旋回波的演变，我们表明，在低场的主导退相干过程是由于具有显着不同的塞曼能量（即原子核的砷和两个同位素的镓在GaAs）之间的相互作用，我们比较我们的结果与最近测量的自旋回波信号限制在GaAs量子点。对于同一组参数，我们进行各种动态去耦脉冲序列下的退相干计算，并预测这些序列在低B制度在GaAs中的效果。
2009-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Bound state of distant photons in waveguide quantum electrodynamics
自量子力学诞生以来，遥远粒子之间的量子关联一直是个谜。在这里，我们预测了一种新的束缚量子态在最简单的一维设置的两个相互作用的粒子在一个盒子。奇怪的是，两个纠缠的粒子被定域在盒子的相对边缘，尽管它们在远距离的相互作用似乎不起作用。这种状态可以在波导量子电动力学平台中实现，其中超导量子比特或冷原子阵列耦合到波导。我们演示了如何长距离波导介导的耦合，使相互作用引起的量子态分离的大距离。类似于Kitaev模型中的马约拉纳费米子，这种远距离光子的束缚态不受短程相互作用的影响，可以在强大的量子信息处理中找到应用。
2023-03-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coherent control of two nuclear spins using the anisotropic hyperfine interaction
我们证明了由超精细耦合电子自旋的磁共振介导的两个核自旋的相干控制。这种控制是用来创建一个双核相干的两个电子自旋流形之一，从一个初始的热态开始，在直接类比的纠缠态（贝尔）从最初的纯非纠缠态的创建。我们确定的挑战和潜在的解决方案，以获得实验门的量子信息处理在这种类型的系统中有用。
2011-09-02 quant-ph
Fast spin exchange between two distant quantum dots
相邻量子点之间的海森堡交换相互作用允许对自旋动力学进行精确的电压控制，这是由于能够通过栅电极精确控制轨道波函数的重叠。这允许研究基本的电子现象，并在量子信息处理中找到应用。虽然基于短程交换相互作用的自旋基量子线路是可能的，但可扩展的、长程耦合方案的开发构成了自旋量子比特社区内的关键挑战。基于电容耦合和腔介导的相互作用的方法有效地将自旋量子比特耦合到电荷自由度，使它们容易受到电诱导退相干的影响。另一种方法是通过量子介体来扩展海森堡交换相互作用的范围。在这里，我们表明，具有50-100个电子的多电子量子点作为一个优秀的调解人，保持所产生的自旋-自旋耦合的速度和相干性，同时提供几个功能，是具有实际意义的。这些包括速度（介导的两个量子比特速率高达几千兆赫兹），距离（微米级），电压控制，最佳点操作的可能性（降低对电荷噪声的敏感性），以及相互作用符号的反转（用于从噪声中动态解耦）。
2018-08-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unconditional quantum teleportation between distant solid-state qubits
实现长寿命量子比特寄存器之间稳健的量子信息传输是量子信息科学与技术的关键挑战。在这里，我们展示了任意量子态之间的无条件隐形传态钻石自旋量子比特间隔3米。我们通过两个遥远的电子自旋之间的光子介导的预示纠缠来制备传送器，随后将源量子比特编码为单个核自旋。通过实现一个完全确定性的贝尔状态测量结合实时前馈，我们实现了隐形传态在每次尝试，同时获得超过经典极限的平均状态保真度。这些结果确立了金刚石自旋量子比特作为实现量子通信和基于网络的量子计算的量子网络的主要候选者。
2014-06-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong Long-Range Spin-Spin Coupling via a Kerr Magnon Interface
远距离自旋之间的强长程耦合对于基于自旋的量子信息处理至关重要。然而，实现如此强的自旋-自旋耦合仍然具有挑战性。在这里，我们建议实现两个遥远的自旋之间的强耦合通过磁振子的克尔效应在钇铁石榴石纳米球。通过在该纳米球上施加微波场，磁振子的克尔效应可以诱导磁振子压缩，从而使自旋与压缩磁振子之间的耦合指数增强。这反过来又允许自旋磁振子距离从纳米级增加到微米级。通过考虑色散区中压缩磁振子的虚激发，可以实现由压缩磁振子介导的强自旋-自旋耦合，并且可以实现远程量子态转移以及具有高保真度的非局域双量子比特ISWAP门。我们的方法提供了一个可行的方案，以执行量子信息处理之间的遥远的自旋。
2022-06-29 quant-ph
Dynamics of Overhauser Field under nuclear spin diffusion in a quantum dot
利用核自旋准备将奥弗豪泽场与核自旋锁定，可以显著增强电子自旋的相干性。提出了一个计算量子点中内禀核自旋扩散下Overhauser场长时间动力学的理论模型。我们得到了一个简化的扩散方程，可以数值求解，并定量地显示了奈特位移和电子介导的核自旋触发器如何影响核自旋扩散。这些结果解释了最近的几个实验观测，其中Overhauser场的衰减时间测量在不同的配置下，包括外部磁场的变化，电子自旋配置在一个双点，和初始核自旋极化率。
2009-12-22 quant-ph
Dynamic polarization of single nuclear spins by optical pumping of NV color centers in diamond at room temperature
报道了一种有效抑制金刚石中单个核自旋的方法，该方法基于单个NV色心的光泵浦，并通过其激发态的能级反交叉来介导。在室温下，与NV中心相关的15 N核自旋极化率大于98%，对应于$μ$ K有效核自旋温度.然后，我们同时确定性初始化的两个核自旋（13 C和15 N）在附近的NV缺陷。这种对核自旋状态的鲁棒控制是进一步扩大钻石中基于核自旋的量子寄存器的关键因素。
2009-02-10 quant-ph
Spin-orbit couplings between distant electrons trapped individually on liquid helium
我们提出了一种方法来纠缠自旋的电子漂浮在液氦通过相干操纵他们的自旋轨道相互作用。这种结构由单个电子组成，它们被微电极单独限制在液氦上，作为谐振子沿着表面运动。已知电子的自旋可以耦合到其轨道（即，振动运动）。基于这种单电子自旋-轨道耦合，本文证明了电子自旋与另一电子轨道之间的Jaynes-Cummings（JC）型相互作用可以通过电子间的强库仑相互作用实现。因此，提出的JC相互作用可以用来实现强的轨道介导的自旋-自旋耦合，并实现所需的量子信息处理之间的远程电子单独捕获在液氦。
2012-11-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entangling distant resonant exchange qubits via circuit quantum electrodynamics
我们研究了一个由空间分离的共振交换量子比特组成的混合量子系统，定义在三电子半导体三重量子点中，通过超导传输线谐振器耦合。借鉴电路量子电动力学和Hartmann-Hahn双共振技术的方法，我们分析了在色散和共振相互作用机制中实现共振介导的双量子比特纠缠门的三种具体方法。我们计算了纠缠门的量子数以及通过声子的弛豫率，在硅三重点中的共振交换量子位，并表明这样的实现是特别适合于实现强耦合制度。我们的方法结合了硅中编码自旋量子比特的良好相干特性和电路QED系统提供的快速而强大的长程纠缠。
2016-03-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Chirality-induced one-way quantum steering between two waveguide-mediated ferrimagnetic microspheres
单向量子操纵对于量子技术，如安全的量子隐形传态具有重要意义。本文研究了手征波导电磁场中两个相距较远的钇铁石榴石（YIG）微球之间单向量子操纵的产生。我们认为每个YIG球中具有克尔非线性的磁振子模与波导中左、右传播的导光光子手性耦合。我们发现，磁振子模式之间的量子转向不存在非手性，而是仅以单向的形式存在（即，单向转向）。随着手征度的增加，可实现的最大转向明显提高。我们进一步发现，当波导的输出进行连续零差检测，转向可以大大增强，也可以通过调整手征实现强纠缠的非对称转向。我们的研究表明，手性可以有效地实现单向量子操纵。与其他通过控制固有耗散（例如腔损耗率）实现非对称转向的研究相比，我们的方案仅依赖于通过将微磁体定位在波导中实现的手性，并且是连续可调的，实验上更可行。
2022-10-03 quant-ph
Multi-mode mediated exchange coupling in cavity QED
具有高品质因数的微波腔能够实现远距离量子系统的相干耦合。当虚光子与腔不共振但相互共振时，虚光子导致量子比特之间的横向交换相互作用。我们通过实验探索了量子位间耦合与腔模失调的逆标度及其与量子位-腔相互作用强度的比例关系。我们表明，在较高的频率增强耦合介导的多个高次谐波腔模式。此外，在共振量子比特的情况下，系统的对称性导致允许的双光子跃迁到双激发量子比特态和暗态的形成。
2010-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Entanglement of mechanical oscillators mediated by a Rydberg tweezer chain
University of Bonn（波恩大学）；Universität Tübingen（蒂宾根大学）；The University of Nottingham（诺丁汉大学）
本文提出利用Rydberg原子链实现机械振荡器的纠缠，通过相干动力学生成纠缠并利用辐射衰减调制生成耗散纠缠，展示Rydberg原子链在远距离机械振荡器非经典关联中的潜力。
2025-10-09 physics.atom-ph quant-ph
Vibrational exciton-mediated quantum state transfert: a simple model
提出了一种利用振动激子实现量子态转移的通信协议。我们考虑两个遥远的分子基团接枝在一个晶格的两侧。这些组的行为就像两台量子计算机，信息被编码和接收。晶格起着通信通道的作用，激子沿着该通信通道传播并与声子浴相互作用。特别注意的是描述系统涉及一个激子打扮由一个单一的声子模式。因此，精确地求解了哈密顿量，从而检查了微扰理论的相关性。在非绝热弱耦合限制，它表明，该系统支持三个准简并态，定义了相关的路径，然后由激子隧道之间的计算机。当模型参数被明智地选择时，这些路径之间发生相长干涉。声子诱导的退相干被最小化，并且在宽的温度范围内发生高保真度的量子态转移。
2012-01-25 cond-mat.other quant-ph
Optical Control of a Single Nuclear Spin in the Solid State
我们展示了一种新的方法，在固体状态下，由近端量子发射体的电子态介导的单个核自旋的相干光学操纵。具体而言，使用氮空位（NV）的颜色中心在金刚石，我们证明了近端$^{14}$ N核自旋的控制通过全光学拉曼技术。我们评估在何种程度上的NV中心的内在物理性质限制的相干控制的性能，并发现它最终受到约束的横向超精细耦合和辐射衰减在NV中心的激发态的相对速率。可能的扩展和其他色心的应用进行了讨论。
2018-08-13 quant-ph
Voltage controlled nuclear polarization switching in a single InGaAs quantum dot
在肖特基二极管中嵌入的光泵浦单个InGaAs自组装量子点中，当对二极管施加的偏压进行调谐时，观察到两个稳定的核自旋极化之间的尖锐阈值状跃迁。突然的转变导致点中的Overhauser场的切换高达3特斯拉。偏压相关的光致发光测量揭示了电子隧穿辅助核自旋泵浦的重要性。我们还发现了共振LO声子介导的电子共隧穿的证据，该效应受外加偏压的控制，并导致核自旋泵浦率的降低。
2009-01-15 quant-ph
Magnetic ordering of nitrogen-vacancy centers in diamond via resonator-mediated coupling
金刚石中的氮空位中心是量子信息处理的一个有前途的候选者，也可能是模拟多体物理的理想平台。然而，很难实现氮空位中心之间的相互作用强到足以在实际温度下形成宏观有序相。在这里，我们提出了一个方案，实现远程铁磁伊辛相互作用之间的遥远的氮空位中心，通过使用机械谐振器作为介质。由于长程伊辛模型中的临界温度与自旋数成比例，因此对于具有$\sim10^4$氮空位中心的样品，在数十毫开尔文的温度下可以形成铁磁有序。该方法为利用量子比特系统研究多体物理提供了一个新的平台。
2015-03-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
