偶极耦合NMR体系中~（143）的量子因式分解

偶极有序态低温MQ NMR动力学

Low temperature MQ NMR dynamics in dipolar ordered state

本文研究了低温下自旋为1/2的偶极有序自旋系统的多量子核磁共振动力学。我们提出了两种不同的MQ NMR方法。其中之一是基于偶极能量的测量。另一种方法是在固体中进行标准MQ NMR实验的准备阶段之后，使用额外的共振（π/4）_{y}脉冲，并允许测量塞曼能量。这两种方法对相互作用中的远程自旋的贡献和自旋系统结构都很敏感。QS方法对分子中的自旋数是敏感的，而PS方法对于不同的自旋数给出了非常相似的MQ相干强度的时间依赖性。结果表明，采用偶极有序初态有利于激发4 m个相同自旋团簇的最高阶MQ相干态，其中m= 1，2，3.，这是标准MQ方法无法做到的。基于低温偶极有序初始状态的MQ NMR方法补充了标准NMR光谱，以更好地研究固体中的结构和动态过程。

NMR利用定向分子偶极耦合自旋形成的5量子位系统处理量子信息

Quantum information processing by NMR using a 5-qubit system formed by dipolar coupled spins in an oriented molecule

通过NMR用少量的量子位处理量子信息是很好建立的。两个主要要求（i）量子位之间的互耦和（ii）量子位可寻址性阻碍了对更高数量的量子位的缩放。已经证明，通过在液晶矩阵中取向自旋系统，利用自旋之间的残余偶极耦合，可以增加互耦合。在这种情况下，异核自旋弱耦合，而同核自旋强耦合。在这种情况下，强耦合的自旋不能再被当作量子比特来对待。然而，在其他地方已经证明，强耦合的N自旋-1/2系统的$2^N$能级可以被视为N量子位系统。为此，必须将各种跃迁识别为明确定义的能级。本文分下列两部分:1.在第一部分中，我们利用一个新的异核z-cosy（HET-Z-COSY）实验得到了一个异核5-自旋体系的能级图。在第二部分中，演示了逻辑门的实现、伪纯态的制备、纠缠的产生和纠缠转移，验证了这些系统在量子信息处理中的应用。

用于因式分解的混合方案：使用3量子位NMR量子绝热处理器的因式分解551

Hybrid scheme for factorization: Factoring 551 using a 3-qubit NMR quantum adiabatic processor

量子处理器在许多计算任务（包括因子分解）上可能优于经典处理器。电路方法以及绝热方法已经被提出并实现，用于找到给定合数的因子。将其扩展到更大数量的主要挑战是无法获得大量量子位。在这里，我们提出了一个混合方案，涉及经典和量子计算，这减少了因子分解所需的量子位数。经典部分涉及建立和部分简化一组逐位因子分解方程，量子部分涉及使用量子绝热过程求解这些耦合方程。我们使用三量子位NMR量子寄存器通过分解551来演示混合方案。

精确测量同旋系统耦合的三重振荡场技术

Triple oscillating field technique for accurate measurements of couplings in homonuclear spin systems

提出了魔角旋转（MAS）固体核磁共振实验中均匀偶极重耦合的新概念，避免了偶极截断问题。这是通过引入一种新的NMR脉冲序列设计原理：三重振荡场技术来实现的。我们证明了这种技术作为一种有效的手段来实现宽带偶极重耦合的homopolitan自旋，同时解耦异极偶极耦合和各向异性化学位移和保留各向同性化学位移的影响。通过这种方式，有可能在homonuclear自旋网络中合成伊辛相互作用，从而避免偶极截断-这是一个严重的问题，基本上所有以前的homonuclear偶极再耦合实验都存在。这种再耦合概念与转子辅助偶极重聚焦的组合使得能够通过与分析菲涅尔曲线的比较来容易地读出核间距离。这形成了一类新的固态NMR实验的基础，通过精确测量{13}C-{13}C核间距，具有均匀碳标记蛋白质结构分析的潜力。通过测定\textit{L} -丙氨酸和\textit{L} -苏氨酸粉末样品中C_α-C '、C_β-C'和C_γ-C'的核间距，实验证明了这一概念。

旋转固体中NMR量子计算中的缺省关闭量子比特间相互作用

Default-off inter-qubit interactions in NMR quantum computing in rotating solids

介绍了一种偶极重耦合技术，作为实现魔角自旋下固态核磁共振量子门操作的新方法。量子位间相互作用的默认关闭性质提供了一种简单的方式来控制操作，而不需要复杂的量子位去耦脉冲。

偶极滤波魔夹层回波作为时域NMR探测分子运动的工具

Dipolar Filtered magic-sandwich-echoes as a tool for probing molecular motions using time domain NMR

我们提出了一个简单的$^1$ H NMR方法，用于表征中快速政权分子运动，使用$^1$ H时域NMR在低磁场。该方法基于Goldmann Shen偶极滤波器（DF），然后是混合魔术三明治回波（MSE）。偶极滤波器抑制由呈现亚kHz迁移率的分子片段产生的信号，因此仅检测来自移动片段的信号。因此，信号强度的温度依赖性直接证明了速率高于kHz的分子运动的开始。DF-MSE信号强度通过基于Anderson Weiss理论的分析函数来描述，当作为温度的函数进行实验时，可以从该理论估计与分子运动相关的参数（例如相关时间和活化能）。此外，我们建议使用的吉洪诺夫正则化估计的相关时间的分布的宽度。

多量子NMR实验中的有效单体动力学

Effective one-body dynamics in multiple-quantum NMR experiments

在一维偶极耦合自旋系统中进行合适的NMR实验，可以将自然的多体动力学简化为有效的单体动力学。我们通过监测NMR多体叠加态的激发：多量子相干性，在羟基磷灰石（HAp）的多晶样品中验证了这一点。所观察到的有效一维的HAp依赖于准一维结构的偶极耦合网络，如我们在这里所示，是动态增强的量子芝诺效应。退相干也通过洛施图回波实验来探测，其中时间反转在双量子哈密顿量I_{i,+} I_{j,+} + I_{i,-} I_{j,-}上实现。我们对比金刚烷，一个标准的三维系统，与HAp的退相干。虽然第一个显示了一个突然的费米型衰减，HAp提出了一个平滑的指数律。

利用强偶极耦合核自旋的虚拟自旋1/2子空间进行几何量子计算

Geometric quantum computation using fictitious spin- 1/2 subspaces of strongly dipolar coupled nuclear spins

几何相位已被用于NMR中，以实现用于量子信息处理的受控相移门，仅在弱耦合系统中，其中各个自旋可以被识别为量子比特。在这项工作中，我们实现了强耦合系统中的控制相移门，通过使用非绝热几何相位，通过发展虚构的自旋1/2子空间的磁化，在封闭的循环布洛赫球。通过自旋回波脉冲序列和通过设置跃迁选择脉冲的延迟来重新聚焦在子空间的演化期间累积的动力学相位，使得在均质耦合下的演化产生完整的$2π$旋转。本文用单跃迁算符对核磁共振中的非绝热几何相位作了详细的理论解释。在液晶介质中定向分子得到的各种强偶极耦合系统中实现了受控相移门、双量子比特Deutsch-Jozsa算法和量子比特-量子比特系统中的奇偶校验算法。

自旋为1/2的电子与相邻核自旋偶极耦合的瞬态章动

Transient nutations of an electron spin 1/2 with dipolar coupling to neighbouring nuclear spins

一个模型集群，与周围的共振电子自旋与相同的核自旋占据网站的立方晶格，并与偶极耦合之间的自旋，是用于由强振荡场引起的瞬态章动的理论研究，但这些本地偶极场的干扰。首先建立了章动时间尺度下的有效哈密顿量。偶极相干时间tDC的解析表达式是通过将Van Vleck的微扰方法适用于当前情况（偶极耦合较弱而不是中等）而推导出来的。据发现，偶极耦合不影响TDC在精确的ESR共振（德尔塔=0），结果让人想起在液体中的瞬态NMR中发现的行为，在一个不均匀的静态场。tDC的表达式也呈现出与在该液态NMR上下文中引入的时间的定性相似性。引入一组独立的簇，在tDC和通常的稳态不饱和ESR线的半宽δ之间建立了一座桥梁。假设一个简单的立方晶格，（tDC）δ = δ的数值给出了未稀释和稀释的样品。结果表明，TN不服从Bloch方程。当试图定性比较目前的结果和现有的实验数据，和一些热力学方面，应采取的预防措施进行了讨论。

自旋-晶格弛豫对固体中多量子NMR凝聚的影响

The effect of spin-lattice relaxation on multiple-quantum NMR coherences in solids

本文发展了低温下双偶极耦合自旋系统中多重量子相干性的自旋-晶格弛豫唯象理论。得到了多量子NMR相干强度随自旋-晶格弛豫时间的变化规律。结果表明，当采用近邻相互作用近似时，该理论也适用于有限自旋链。应用这一理论估计退相干过程对量子纠缠及其涨落的影响作了简要的讨论。

固态NMR量子计算中的有效解耦和再耦合

Efficient decoupling and recoupling in solid state NMR for quantum computation

提出了一种偶极耦合自旋大网络的解耦和选择性再耦合方案。该方案依赖于宽带的组合，去耦脉冲序列施加到所有的核自旋与带选择性脉冲序列的单自旋旋转或再耦合。选择性耦合所需的进化时间开销是独立的自旋的数量，受时间尺度的限制，我们讨论的可行性。该方案可以提高固态NMR量子计算架构的可扩展性。

相互作用偶极自旋系综的动力学解耦

Dynamical decoupling of interacting dipolar spin ensembles

我们证明，CPMG和XYXY去耦序列与非理想的$π$脉冲可以减少偶极之间的相互作用的自旋相同的物种在固体。脉冲电子自旋共振（ESR）实验的模拟结果表明，具有小缺陷（$<$ ~10\%）的$π$转动会使瞬时扩散重聚焦.在这里，棘手的N体问题的相互作用偶极子近似的平均演变的一个单一的自旋在一个不断变化的平均场。这些计算与实验吻合得很好，并且不需要强大的硬件。我们的结果增加了过去试图解释类似的现象，在固态核磁共振（NMR）。虽然NMR的基本物理学与ESR相似，但ESR中更大的线宽和与核自旋相比电子自旋之间更强的偶极相互作用排除了仅从NMR研究中得出结论。对于散装自旋，我们还发现，使用XYXY的结果在推导出的回波衰减时间的通货膨胀较少相比，与CPMG获得的衰变。

利用强耦合自旋的NMR量子信息处理

Quantum Information Processing by NMR using strongly coupled spins

量子信息处理（QIP）的巨大理论潜力推动了人们对通过各种物理技术实现其实际应用的追求。目前，核磁共振（NMR）已成为演示大多数量子算法的先行者。在NMR中，由耦合的核自旋组成的自旋系统被用作量子比特。为了实现QIP，自旋系统必须满足两个主要要求：（i）量子位可寻址性和（ii）量子位之间的相互耦合。已经证明，通过在液晶矩阵中定向自旋系统并利用剩余偶极耦合，可以增加量子比特之间的互耦合的幅度。虽然利用剩余偶极耦合可以用于增加量子位的数量，但是相同种类的核（同核）可能变得强耦合。在强耦合的自旋系统中，自旋失去了它们作为量子比特的个体身份。我们提出，即使是这样的强耦合自旋系统可以用于QIP和量子位操纵可以实现的过渡选择性脉冲。在强耦合的2、3和4自旋系统中，我们演示了赝纯态的实验制备、最大纠缠态的产生、逻辑门的实现以及Deutsch-Jozsa（DJ）算法的实现.利用Z-COSY实验获得了强耦合3自旋和4自旋系统的能级。

用NMR力显微镜在一维晶格中进行量子计算

Quantum computation in a one-dimensional crystal lattice with NMR force microscopy

提出了一种可扩展的固态量子计算机实现方案。量子比特是氟磷灰石[Ca_5F（PO_4）_3]固体晶体中的氟核自旋，其共振频率被大的场梯度分开。量子逻辑是使用核-核偶极耦合与去耦和选择性再耦合RF脉冲序列来实现的。磁共振力显微镜用于读出。利用力显微镜现有的灵敏度，在实验室T=10 mK和B_0=20 T的极端条件下，可以实现多达300个量子比特。

多量子NMR实验中准一维系统量子态转移和退相干过程的实验和理论研究

Experimental and theoretical investigations of quantum state transfer and decoherence processes in quasi-one-dimensional systems in multiple-quantum NMR experiments

多量子（MQ）NMR方法\cite{Baum}被应用于分析量子信息处理的各种问题。结果表明，描述MQ NMR动力学的双自旋/双量子哈密顿量\cite{Baum}在最近邻相互作用近似下与一维自旋系统的触发哈密顿量有关.结果，可以沿着线性链组织量子态转移。对氟磷灰石\BPChem{Ca\_5(PO\_4)\_3F}中\BPChem{\^{19}F}核的准一维链进行了MQ NMR实验。弛豫的MQ NMR相干被认为是退相干过程的最简单的模型。本文提出了一维系统中MQ NMR相干态偶极弛豫的理论。理论预测和实验数据得到了很好的一致。

零场至超低场核磁共振测量非截断核自旋相互作用

Measurement of Untruncated Nuclear Spin Interactions via Zero- to Ultra-Low-Field Nuclear Magnetic Resonance

零至超低场核磁共振（ZULF NMR）为测量核自旋-自旋相互作用提供了一种新的机制，而不受大磁场的影响，例如不与塞曼哈密顿量交换的项的截断。磁偶极-偶极耦合是核磁共振中空间信息的重要来源，尽管在高场核磁共振中许多项是不可观测的，并且在各向同性分子翻滚下耦合平均为零。在部分对准下，该信息以所谓的剩余偶极耦合的形式保留。我们报告零至超低场NMR测量残留偶极耦合乙腈-2- $^{13}$ C对齐拉伸聚醋酸乙烯酯凝胶。这代表了偶极耦合的第一次调查的间接自旋-自旋$J$ -耦合在没有施加磁场的情况下的扰动。由于工作在零磁场，我们观察到的偶极-偶极耦合哈密顿量，在传统的高场NMR是不可见的条款。该技术扩展了零场到超低场NMR的能力，并在精细物理相互作用的精确测量、化学分析和材料中局部介观结构的表征方面具有潜在的应用。

偶极耦合核自旋量子比特中的量子数据总线

Quantum Data Bus in Dipolar Coupled Nuclear Spin Qubits

我们利用液晶核磁共振系统中自旋链的自然偶极耦合实现了迭代量子态转移。在每次迭代期间，状态的幅度的有限部分被转移，并且通过仅在最后两个自旋上应用外部操作，使得转移的状态在端点处的自旋上累积。通过增加迭代次数，使传递保真度渐近达到1。我们还实现了该方案的反转版本，它可以将任意状态从端点转移到链的任何其他位置，并纠缠链中的任何一对自旋，充当完整的量子数据总线。

因子分解的量子绝热算法及其实验实现

A Quantum Adiabatic Algorithm for Factorization and Its Experimental Implementation

我们提出了一个绝热量子算法能够因式分解的数字，使用更少的量子比特比肖尔的算法。我们在一个NMR量子信息处理器中实现了该算法，并在实验上对数字21进行了因式分解。数值模拟表明，运行时间仅与量子位数成二次方增长。

液晶中几个偶极准不变量的证据

Evidence of several dipolar quasi-invariants in Liquid Crystals

在一个磁量子数为I的N个耦合自旋的封闭量子系统中，大约有（2 I + 1）^N个运动常数。然而，在核磁共振（NMR）中观察到类固体自旋系统中的这种准不变（QI）态的可能性并不是一个严格精确的预测。这项工作的目的是提供实验证据的几个QI，在质子NMR的小自旋团簇，除了那些已经知道的塞曼，和偶极订单（强和弱）。我们探讨了自旋状态准备与Jeener-Broekaert脉冲序列通过分析时域信号产生的这个序列作为一个函数的准备时间，在各种偶极网络。我们观察到，信号可以解释与两个偶极QIs只有在一个范围内的短的准备时间。在较长时间，时域信号具有类似回声的行为。我们研究了它们的多个量子相干性内容的基础上正交的z-基础上，看到这样的状态涉及大量的相关自旋。然后，我们表明，整个准备时间尺度只能通过假设多个QI的发生，我们隔离实验重建。

强π脉冲在偶极固体中产生自旋回波的本征起源

The Intrinsic Origin of Spin Echoes in Dipolar Solids Generated by Strong Pi Pulses

在光谱学中，通常将比线宽强得多的脉冲处理为δ函数。在NMR中，这种假设导致预测π脉冲不会重新聚焦偶极耦合。然而，NMR自旋回波测量在偶极固体无视这些传统的期望时，使用一个以上的π脉冲。观察到的效果包括在CPMG回波训练中的长尾，用于pi脉冲之间的短延迟，用于长延迟的回波幅度中的奇偶不对称，用于中间延迟的不寻常的指纹图案，以及对pi脉冲相位的强敏感性。实验，可能的外在原因的现象设置限制。我们发现，在任何实际的脉冲系统的内部哈密顿量的行动是足以造成的影响。精确的数值计算，结合平均哈密顿理论，确定新颖的条款，是敏感的参数，如脉冲相位，偶极耦合，和系统的大小。整个密度矩阵的可视化显示了当施加重复的π脉冲时，从不可观察到可观察通道的量子相干性的独特流动。

用NMR模拟XY自旋链中量子态的镜像反转

Simulation of mirror inversion of quantum states in an XY spin chain using NMR

我们报道了一个具有预设计耦合的XY自旋链幺正动力学的实验量子模拟。利用这个模拟，我们证明了镜像反转的量子态，提出了由Albanese等人。93，230502（2004）]。实验是在一个5-qubit偶极耦合自旋系统中用核磁共振技术进行的。为了执行量子模拟，我们利用最近提出的Ajoy等人[Phys.Rev.A85，030303（2012）]的酉算子分解算法以及数值脉冲优化技术。进一步，利用镜像反转，我们证明了纠缠态可以从链的一端转移到另一端。模拟实现了高实验保真度，这意味着这些模拟可能在更大的系统。

多量子NMR实验中自旋纠缠的演化和纠缠见证

Evolution of spin entanglement and an entanglement witness in multiple-quantum NMR experiments

我们研究的纠缠在多量子（MQ）NMR实验中的晶体与对密切的核自旋-1/2的演变。系统在强外磁场中的初始热力学平衡态在偶极哈密顿量的非久期部分下演化。结果，出现了零阶和正/负二阶的MQ相干性。得到了纠缠出现的一个简单条件。我们表明，自旋对纠缠度的措施，并发，符合定性的正/负二阶MQ相干的强度，因此纠缠可以用MQ NMR方法进行研究。我们介绍了一种使用正/负二阶MQ NMR相干性的纠缠见证。

自旋系综上基于量子动力学的素因子分解（I）

A prime factorization based on quantum dynamics on a spin ensemble (I)

本文描述了如何利用量子力学中的幺正动力学来解决自旋系综上的素因子分解问题，而不考虑任何量子纠缠。素因子分解的系综量子计算是基于这样一个基本原理：如果一个封闭的量子系统及其系综中不存在退相干效应，那么该系统及其系综都服从同一个量子力学幺正动力学.它采用NMR多量子测量技术输出自旋系综的同相多量子谱。已经表明，用于搜索模指数函数的周期的同相NMR多量子谱强度可以仅以自旋系综的量子比特数的多项式形式减少。量子计算机上模指数运算的时间演化过程服从量子力学的幺正动力学，因此计算输出受量子动力学控制。量子计算机与经典计算机的这一本质区别可能是量子计算在没有任何量子纠缠的自旋系综的素因子分解中优于经典计算的关键。证明了基于自旋系综量子动力学的素因子分解至少是局部有效的。这支持了量子动力学可能对量子计算功率的起源起重要作用的猜想，而量子纠缠不可能是在素因子分解中获得量子计算功率的唯一资源。

π脉冲在偶极固体中产生非预期自旋回波

Generating Unexpected Spin Echoes in Dipolar Solids with Pi Pulses

核磁共振自旋回波测量C-13在C60，Y-89在Y2 O3，和Si-29在硅中示出违背传统的预期时，使用一个以上的π脉冲。多个pi脉冲回波串可以冻结或加速信号的衰减，这取决于pi脉冲相位。平均哈密顿理论结合精确的量子计算，揭示了这些相干现象的内在原因：偶极耦合在任何真实的有限脉冲期间都具有多体效应。

量子混沌控制的固态NMR中的热反应

Thermalization in Solid-State NMR Controlled by Quantum Chaos in Spin Bath

我们从理论上研究了量子自旋浴驱动的热化和自旋扩散的一个现实的固态NMR实验。我们考虑多晶L-丙氨酸，并探讨如何在几个$^{13}$ C核自旋，通过偶极-偶极耦合与浴强偶极耦合$^1$ H核（质子）自旋的自旋极化传播。我们使用直接数值模拟的多自旋时间相关的薛定谔方程。我们发现，虽然位于碳位点附近的质子自旋与$^{13}$ C自旋的相互作用最强，但仅这种相互作用不足以驱动自旋扩散并使$^{13}$ C核自旋热化。我们表明，热化内的$^{13}$ C子系统是由集体多体动力学的质子自旋浴，具体地说，热化的发病之间的$^{13}$ C自旋是直接相关的质子自旋浴中的混沌行为的发病。因此，$^{13}$ C子系统内的热化和自旋扩散由远离C位点的质子自旋控制。尽管它们与$^{13}$ C自旋的耦合很弱，但这些遥远的质子有助于产生一个具有集体动力学的强耦合质子自旋网络，从而驱动热化。

同质偶极耦合自旋系统中的选择性相干转移

Selective coherence transfers in homonuclear dipolar coupled spin systems

将核自旋固态网络的物理偶极哈密顿量映射到最近邻耦合系统上，对于各种量子信息处理应用以及NMR结构研究都是非常有用的。我们证明了这样的映射系统组成的自旋对的合奏，在同一对自旋之间的耦合是显着强于不同对自旋之间的耦合。在与自旋的拉莫尔频率共振时施加幅度调制的RF场，其中调制的频率与感兴趣的偶极耦合的频率匹配。在RF功率（ω_1）使得ω_weak <<ω_1 <<ω_strong的情况下，自旋对看起来彼此隔离。在两个自旋系统的相干寿命从19 μ s增加到11.1毫秒，572倍。

固态NMR自由感应衰变中的量子关联和经典关联

Quantum and classical correlations in the solid-state NMR free induction decay

偶极耦合刚性晶格中横向磁化强度的自由感应衰减（FID）是磁共振和多体系统理论中的一个基本问题。如前所述，如果在固体晶格中有许多相当等价的最近邻V，则经典磁矩系统和量子核自旋系统的FID形状一致。本文将上述系统的多自旋密度矩阵约化为双自旋矩阵。在高温近似下，我们得到了任意自旋量子数S下的互信息以及量子关联和经典关联的解析表达式。这些函数的时间依赖性通过FID形状的导数来表示。为了提取S>1/2时的经典关联，我们提出了基于自旋相干态的广义POVM测量。我们证明了在每对自旋中，当S增长时，量子关联部分从1/2变为1/（S+1），并且只有当S趋于无穷大时量子性质才完全消失，而当V趋于无穷大时量子性质不消失.

偶极作用下多体系统演化中相变的实验观察

Experimental observation of a phase transition in the evolution of many-body systems with dipolar interactions

多体系统的非平衡动力学在许多科学分支中都很重要，如凝聚态、量子化学和超冷原子。本文报道了具有偶极相互作用的三维多自旋系统的量子相干动力学的相变的实验观测，并确定了它的临界指数。利用室温下的固态自旋系统的核磁共振（NMR），我们淬灭相互作用哈密顿量来驱动系统的演化。由此产生的系统相干性的动态可以是本地化的或扩展的，这取决于淬火强度。应用有限时间标度分析所观察到的相关自旋的数量的时间演化，我们提取的临界指数v = s = 0.42周围的相变分离本地从离域动力学制度。这些结果清楚地表明，这种基于核自旋的量子模拟可以有效地模拟复杂多体系统的非平衡动力学，例如具有偶极相互作用的3D自旋网络。

通过反馈量子控制进行实验质因数分解

Experimental prime factorization via the feedback quantum control

本研究提出一种全量子反馈方法用于质因数分解，通过迭代引导量子系统至目标基态，无需经典计算，实验分解双质数并验证方法的可扩展性。

自旋-轨道耦合的磁偶极量子电池

Magnetic Dipolar Quantum Battery with Spin-Orbit Coupling

研究磁偶极系统中塞曼分裂、DM和KSEA相互作用对量子资源及量子电池性能的影响，发现塞曼分裂增强ergotropy和存储容量，KSEA保持相干性，NMR可作为实验平台。

偶极耦合固体中高关联自旋态的衰变

Decay of highly-correlated spin states in a dipolar-coupled solid

我们测量了立方氟化钙（CaF_2）自旋系统和氟磷灰石准一维系统中NMR多重量子相干性强度在内部偶极哈密顿量下以及当这种相互作用有效地平均为零时的衰减。在氟化钙中，衰变率既取决于团簇中相关自旋的数量，也取决于相干数。对于较小的团簇，衰变强烈依赖于相干数，但这种依赖性减弱的团簇的大小增加。当在通常的塞曼或z基和x基中测量相干分布时，观察到相同的缩放。在一维氟磷灰石系统的相干性衰减没有改变显着的多量子生长时间的函数，在对比的氟化钙的情况下。虽然相干阶数的增长在这种情况下受到严格限制，但相关自旋的数量应该会继续增长，尽管速度会更慢。观察到所有相干强度随时间呈高斯函数衰减。在所有情况下，所观察到的衰变的标准偏差似乎与相干数成线性比例。

固体中不可逆退相干的机理

Mechanisms of irreversible decoherence in solids

核磁共振（NMR）中的重聚焦序列在原理上可以逆转闭合系统在久期偶极哈密顿量下的相干演化。我们使用这种实验策略来研究不可逆退相干对单晶水合盐中信号幅度衰减的影响，其中核自旋系统包括在水合水质子自旋的集合中，每个对中具有强耦合，并且与其他对的耦合弱得多。我们研究了衰减时间随温度、晶体取向与外加磁场和射频脉冲幅度的实验响应。我们发现，所观察到的衰减的重定域信号可以解释由两个独立的机制：（a）下的非长期条款的逆转哈密顿量的演变，和（b）的内在机制具有不可逆的退相干的属性与量子环境的耦合诱导。为了表征（a），我们将实验数据与人工封闭自旋系统的重定域NMR信号的数值计算进行比较。为了描述（b），我们使用了一个与声子池耦合的自旋对的不可逆绝热退相干模型，该模型允许评估退相干时间的上限。该模型既考虑了所观察到的退相干时间对自旋环境哈密顿量的本征值的依赖性，又考虑了对样品温度的独立性。这个结果，然后，支持绝热退相干引起的偶极-声子耦合的解释所观察到的不可逆衰减的回复NMR信号在固体中。

利用来自经典难以模拟的核磁共振实验数据进行分子结构的量子计算

Quantum computation of molecular structure using data from challenging-to-classically-simulate nuclear magnetic resonance experiments

本文提出从NMR时间分辨自旋相关数据学习分子核自旋哈密顿量偶极项的量子算法，覆盖近期含噪与未来容错硬件，并以膜中泛素自旋簇揭示多重分形维数、Hessian结构与可学习性相变的对应。

时变哈密顿量驱动的量子系统的精确动力学：Bloch-Siegert哈密顿量的解及其对NMR的应用

Exact dynamics of quantum systems driven by time-varying Hamiltonians: solution for the Bloch-Siegert Hamiltonian and applications to NMR

理解由时变哈密顿驱动的量子系统的动力学行为特别困难。只有两个能级的系统还没有被完全理解，因为通常的方法包括哈密顿量的对角化在这种情况下不起作用。事实上，自从1954年马格努斯展开以来，没有一种全新的数学方法能够解决具有时变哈密顿量的量子运动方程。我们在这里报告一个完全不同的非微扰方法，称为路径和，这是始终保证收敛，产生精确的解析解在有限数量的步骤有限的系统，是不变的尺度变换下的量子态空间。路径和可以与任何状态空间归约技术相结合，并且可以从任何选定的子系统集合的单独的、孤立的演化中精确地重建多体量子系统的动力学。作为应用的例子，我们解析地解决了所有的二能级系统的动力学，以及一个多体哈密顿与NMR（核磁共振）的应用特别强调：布洛赫Siegert效应，相干破坏隧道和$N$ -自旋系统涉及的偶极哈密顿和自旋扩散。

High-field solution state DNP using cross-correlations

At the magnetic fields of common NMR instruments, electron Zeeman frequencies are too high for efficient electron-nuclear dipolar cross-relaxation to occur in solution. The rate of that process fades with the electron Zeeman frequency as omega^{-2} - in the absence of isotropic hyperfine couplings, liquid state dynamic nuclear polarisation (DNP) in high-field magnets is therefore impractical. However, contact coupling and dipolar cross-relaxation are not the only mechanisms that can move electron magnetisation to nuclei in liquids: multiple cross-correlated (CC) relaxation processes also exist…

量子偶极耦合Lee-Goldburg交叉极化实验中的标度因子相关性

Scale Factor Dependencies in Quantum Dipole Coupled Lee-Goldburg Cross-Polarization Experiments

李-戈德堡交叉极化在许多核磁共振实验中用于确定核间距。从偶极耦合维度中的频率峰值计算的距离受比例因子的影响。实验确定的比例因子可能与文献中描述的理论有用值有很大不同。在这项工作中，使用SPINEVOLUTION模拟探索不同的频率偏移和交叉极化功率的实验参数对$^{15}$ N-H系统的影响。实验数据被用来证实模拟。标度因子不仅取决于偏移频率，还取决于所观察原子核的交叉极化功率。在模拟数据中，比例因子大于1是可能的，尽管这些因子模糊了核间距离的确定。

Emergent decoherence induced by quantum chaos in a many-body system: A Loschmidt echo observation through NMR

In the long quest to identify and compensate the sources of decoherence in many-body systems far from the ground state, the varied family of Loschmidt echoes (LEs) became an invaluable tool in several experimental techniques. A LE involves a time-reversal procedure to assess the effect of perturbations in a quantum excitation dynamics. However, when addressing macroscopic systems one is repeatedly confronted with limitations that seem insurmountable. This led to formulate the \textit{central hypothesis of irreversibility} stating that the time-scale of decoherence, $T_3$, is proportional to th…

强磁场核磁共振表征和间接J-谱学研究一种核自旋链 [U-13C,15N]-丁腈

High-Field NMR Characterization and Indirect $J$-Spectroscopy of a Nuclear Spin Chain [U-$^{13}$C,$^{15}$N]-butyronitrile

本文通过高场核磁共振与超低场条件结合，研究了[U-13C,15N]-丁腈核自旋链的耦合网络，实现了对J耦合的精确测量与验证。

好的动力学和坏的运动学。量子计算需要纠缠吗？

Good dynamics versus bad kinematics. Is entanglement needed for quantum computation?

我们考虑伪纯态的量子计算。该框架出现在使用NMR的量子计算的某些实现中。我们分析了量子计算协议，旨在解决指数经典问题的多项式资源，并询问是否需要纠缠的伪纯态来实现这一目标。我们表明，对于一个大类这样的协议，包括肖尔的因子分解，纠缠是必要的。我们还表明，实现纠缠是不够的：如果状态中的噪声足够大，指数资源是需要的，即使纠缠存在。

路径积分蒙特卡洛在离散变量表示中与吉布斯采样：偶极子平面转子链

Path integral Monte Carlo in a discrete variable representation with Gibbs sampling: dipolar planar rotor chain

本文提出了一种基于离散变量和吉布斯采样的路径积分蒙特卡洛方法，用于研究偶极子平面转子链的基态性质，并通过对比不同方法验证了该方法的优越性。

液态溶液中核自旋的实验量子计算

Experimental Quantum Computation with Nuclear Spins in Liquid Solution

我们已经朝着实现实用的量子计算机迈出了重要的一步：在室温下使用核自旋和磁共振技术，我们在一系列实验中证明了量子计算的原理，最终实现了最简单的Shor量子算法的素数分解（15=3x5），使用七自旋分子。该算法实现了指数的优势，最著名的经典因式分解算法和它的实现代表了一个里程碑，在量子计算的实验探索。这些显著的成功是通过合成合适的分子和开发许多新技术来实现的，这些新技术用于初始化、相干控制和读出多个耦合核自旋状态。此外，我们设计并实现了一个模型来模拟这些系统中的酉和退相干过程，以研究和量化各种技术以及基本误差源的影响。总之，这项工作让我们对构建量子计算机所需的东西有了一个非常需要的实际认识。虽然液体NMR量子计算具有众所周知的缩放限制，但源于这项研究的许多技术可能会在其他可能更具可扩展性的量子计算机实现中找到用途。

Adiabatic quantum decoherence in many non-interacting subsystems induced by the coupling with a common boson bath

This work addresses quantum adiabatic decoherence of many-body spin systems coupled with a boson field in the framework of open quantum systems theory. We generalize the traditional spin-boson model by considering a system-environment interaction Hamiltonian that represents a partition of non-interacting subsystems and highlights the collective correlation that appears exclusively due to the coupling with a common environment. Remarkably, this simple, exactly solvable model encompasses relevant aspects of a many-body open quantum system and features the subtle quantum effects that arise when t…

在具有能量景观操纵的绝热量子计算（ELM）中压缩运行时：在量子因子分解中的应用

Crushing runtimes in adiabatic quantum computation with Energy Landscape Manipulation (ELM): Application to Quantum Factoring

我们介绍了两种通过增加基态和第一激发态之间的能量来加速绝热量子计算的方法。我们的方法更一般。它们可以用于将哈密顿量的态密度从基态移开，使得更少的态占据最小值附近的低位能量，从而允许更快的绝热通道以找到基态，而在通道期间陷入不期望的低位激发态的风险更小。更一般地说，我们的方法可用于将离散优化问题转换为新的问题，其唯一的最小值仍然编码所需的答案，但目标函数的值形成了不同的景观。景观的各个方面，如目标函数的范围，或某些系数的值，或有多少不同的输入导致给定的输出值，可以减少 * 或 * 增加。这些方法有用的许多例子之一是使用NMR找到哈密顿量的基态：如果很难找到一个分子，使得自旋之间的距离与哈密顿量中的相互作用相匹配，则可以改变哈密顿量中的相互作用，而根本不改变基态。我们将我们的方法应用于整数分解的AQC算法，第一种方法将我们示例中的最大运行时间减少了754%，第二种方法将另一个示例的最大运行时间减少了250%。这两种方法也可以结合使用。