Coherent storage and phase modulation of single hard x-ray photons using nuclear excitons
从理论上研究了光在原子核上的共振光的散射中X射线单光子波包的相干存储和相位调制。我们表明，通过关闭和再次打开的磁场在核样品中，相位敏感存储的光子在keV制度可以实现。如果通过$180^{\circ}$旋转检索磁场，则可以实现存储光子的相应$π$相位调制。这种X射线单光子控制技术的发展是将量子光学和量子信息转发到更短波长和更紧凑的光子器件的第一步。
2013-01-07 physics.atom-ph quant-ph
Strong Hyperfine-Induced Modulation of an Optically-Driven Hole Spin in an InAs Quantum Dot
与电子相比，InAs量子点中的空穴具有明显较弱的超精细相互作用，这导致较少的核自旋退相。因此，许多最近的研究表明，核自旋是不重要的空穴自旋动力学相比，电场波动。我们表明，空穴超精细相互作用可以通过核反馈效应对空穴自旋相干测量产生强烈的影响。核极化是通过一个独特的过程产生的，该过程依赖于空穴超精细相互作用的各向异性和核自旋的相干旋进，从而在核旋进频率处产生强调制。
2013-09-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
A new mechanism for electron spin echo envelope modulation
本文首次从溶液中的电子-核耦合异质自旋对中观测到电子自旋回波包络调制（ESEEM）。以前，自旋回波实验中的调制效应仅在NMR中的一对耦合的homopolysin自旋或EPR中的一对共振电子自旋的液体溶液中描述。我们观察到低频ESEEM（26和52 kHz），由于一个新的机制，目前的任何电子自旋与S>1/2，是超精细耦合到核自旋。在我们的例子中，这些是内嵌富勒烯N@C60中的电子自旋（S=3/2）和核自旋（I=1）。调制所示产生的电子和14 N核的各向同性超精细耦合的二阶效应。
2004-12-01 quant-ph
Coupling of a Nuclear Transition to a Surface Acoustic Wave
Stanford University（斯坦福大学）；Hansen Experimental Physics Lab, Stanford University（斯坦福大学汉森实验物理实验室）
通过高效耦合富集的$^{57}$Fe薄膜与97.9MHz表面声波，实现远高于核线宽的高频控制，产生莫塞莱谱中的吸收侧带，展示最高频率的机械驱动莫塞莱共振。
2026-03-17 nucl-ex quant-ph
Free-induction decay and envelope modulations in a narrowed nuclear spin bath
我们评估的自由感应衰减的横向分量的本地化电子自旋耦合到一个浴的核自旋通过费米接触超精细相互作用。我们的微扰处理是有效的特殊（窄）浴初始条件和当塞曼能量的电子$b$超过总超精细耦合常数$A$：$b>A$。使用一个统一的和系统的方法，我们恢复以前的结果报告在短期和长期使用不同的技术。我们发现了一个新的和意想不到的调制的自由感应衰变信封，这是目前即使是一个纯粹的各向同性超精细相互作用没有自旋回波和一个单一的核物种。我们给子领导的退相干率的修正，并表明，在一般情况下，退相干率有一个非单调依赖于电子塞曼分裂，导致一个明显的最大值。这些结果说明了方法的局限性，利用领导阶有效的哈密顿量和重指数的短时间扩展的强相互作用系统与非马尔可夫（历史依赖）的动态。
2009-11-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Control of vertex probability via edge-weight modulation in continuous-time quantum walks
Universidade do Estado de Santa Catarina（圣卡塔琳娜州立大学）
研究通过单个顶点边权重调制抑制其占据概率，揭示了抑制机制与几何结构的关系，为量子传输路径操控提供新方法。
2026-03-02 quant-ph
Broadband spectral manipulation of single photons using cross-phase modulation
本文实验演示了利用短单模光纤中的交叉相位调制对电信波段单光子进行确定性宽带频率和带宽操控，实现了THz级频移和最高8.4倍带宽调控，为量子网络光谱路由提供紧凑可扩展方案。
2025-08-21 quant-ph
Manipulation of spin cluster qubits by electric-field induced modulation of exchange coupling, $g$-factor, and axial anisotropy
电场越来越多地用于相干操纵半导体和分子系统中的自旋态。在这里，我们讨论了通过调制进入分子自旋团簇汉密尔顿的主要参数所允许的自旋操纵。特别是，我们专注于不同的标量，如总或部分自旋总和，但总和单自旋投影的期望值为零的状态之间的过渡。这些条件被认为定义了不受主要退相干机制影响的子空间，并且在单个自旋中无法识别，其中总自旋和部分自旋和是固定的或无法定义。我们表明，所需的过渡原则上可以实现在系统中简单的自旋二聚体，通过调制的g-因子，轴向各向异性，或在适当的条件下，交换相互作用。
2019-11-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Modulated Continuous Wave Control for Energy-efficient Electron-nuclear Spin Coupling
我们开发了能量有效的连续微波方案来耦合电子和核自旋，使用相位或幅度调制来桥接它们的频率差。这些控制在生物系统中具有很好的应用前景，在生物系统中，微波功率应该受到限制，以及在由于大磁场和核磁矩而具有高拉莫尔频率的情况下。这些包括纳米级NMR，其中高磁场实现增强的热核极化和更大的化学位移。我们的控制也适用于量子信息处理器和核极化方案。
2019-01-11 quant-ph
Supersolid formation time shortcut and excitation reduction by manipulating the dynamical instability
本文基于 roton 不稳定性机制提出 Parachutejump 和 Bang-Bang 两种方案，分别在扩展 Gross-Pitaevskii 理论框架内实现超固体形成时间缩短与相变激发抑制，并研究了机械冲击对相变的影响。
2024-01-24 cond-mat.quant-gas quant-ph
Dynamic Sculpting of Photon Statistics in a Raman-Coupled Cavity QED System
Center for Quantum-Enabled Computing, Center for Theoretical Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论与量子计算中心）；Department of Physics, Sahand University of Technology（萨汗理工大学物理系）；Department of Physics, Payame Noor University（帕亚梅诺尔大学物理系）
本文提出在拉曼耦合腔QED系统中，通过周期调制失谐实现光子统计在聚束与反聚束间的动态切换，并产生时间门控反聚束，为动态调控光子关联提供了新机制。
2026-09-29 quant-ph
A magnetic-field insensitive gate set for trapped-ion nuclear spin qubits
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；ZuriQ AG（ZuriQ公司）
本文提出一套完整的磁场不敏感门组，利用电子自旋实现快速双量子比特相位门，同时保留核编码以保护量子比特免受磁场影响，适用于高磁场阱离子核自旋量子比特。
2026-09-30 physics.atom-ph quant-ph
X-ray-frequency modulation via periodic switching of an external magnetic field
单个X射线光子可以在原子核中的适当跃迁的帮助下共振散射并存储。在这里，我们调查理论上的手段，机械自由调制的频谱，这样的X射线光子通过周期性切换的外部磁场。我们发现，周期性地打开和关闭外部磁场产生超精细分裂的核过渡导致产生的共振散射响应的等距窄边带。这种频率梳状结构取决于所施加的磁场的大小和方向以及开关周期。本文提出了一种梳状频谱的分析方法。讨论了X射线响应频率调制的外部控制的可行性，以及在高分辨光谱学或量子技术中的可能应用。
2018-07-08 quant-ph
Assembly and coherent control of a register of nuclear spin qubits
我们介绍了一个光学镊子平台组装和单独操纵的二维寄存器的核自旋量子比特。每个核自旋量子位被编码在$^{87}$ Sr的基态$^{1}S_{0}$流形中，并由位点选择性寻址光束单独操纵。我们观察到自旋弛豫在5秒后可以忽略不计，表明$T_1\gg5$ s。此外，利用量子位子集的同时操作，我们证明了整个寄存器的显着相位相干性，估计$T_2^\star = \left(21\pm7\right)$ s和测量$T_2^\text{echo}=\left(42\pm6\right)$ s。
2021-08-10 physics.atom-ph quant-ph
Ramsey Envelope Modulation in NV Diamond Magnetometry
金刚石中的氮空位（NV）自旋系综提供了一个先进的磁传感平台，在物理和生命科学中都有应用。同位素工程$^{15}$ NV金刚石的开发提供了优于天然存在的$^{14}$ NV用于磁力测定的优点，这是由于其更简单的超精细结构。然而，对于需要不与感测NV轴对准的偏置磁场的感测模态，在$^{15}$ N核自旋中不存在四极矩导致在$^{15}$ NV自旋演化的时间依赖性测量中的显著包络调制效应。虽然自旋回波实验中的这种行为得到了很好的研究，但拉姆齐测量中的类似效应以及对磁力测量的影响仍然没有得到充分的探索。在这里，我们推导出调制的$^{15}$ NV拉姆齐响应失调的偏置场，使用一个简单的矢量描述的有效磁场的核自旋。然后将预测的调制特性与实验结果进行比较，发现如果未解决，将出现显著的磁灵敏度损失。我们证明了NV $S=1$电子自旋态的双量子相干性极大地抑制了这些包络调制，同时还证明了对其他寄生效应（如应变异质性和温度漂移）的弹性。
2022-05-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
One-directional polarization transport in electron/nuclear spin chains with loss and gain
理解电子和核自旋的联合动力学是固态磁共振核心概念的核心-例如自旋晶格弛豫和动态核极化-但仍然缺乏利用竞争极化损失和增益通道的一般化。在这里，我们从理论上研究的非厄米动力学的混合电子/核自旋系统的电子自旋泵和自旋晶格弛豫的同时存在。专注于周期性的，一维链，我们发现，通过调整电子自旋泵到一个临界水平，它是可能的，以引导核极化的流动，以创建站点依赖的分布，其中阵列的任何一端以相反的方式极化，而不管初始状态。相比之下，我们表明，环形图案-其中的极限核极化是均匀的-表现出非衰减，外部驱动的核自旋电流。有趣的是，循环磁场调制可以使这些过程在很大程度上对链中的缺陷具有鲁棒性，这种响应具有一些有趣的相似性-和差异-与最近在其他非厄米特物理平台中的发现。
2021-06-08 quant-ph
Anisotropic electron-nuclear interactions in a rotating quantum spin bath
中心量子比特自旋与周围自旋池之间的相互作用对于基于自旋的固态量子传感和量子信息处理是至关重要的。自旋浴相互作用通常是强各向异性的，并且快速物理旋转长期以来一直用于固态核磁共振中以模拟各向异性相互作用的运动平均，例如核自旋之间的偶极耦合。在这里，我们表明，氮空位中心的电子自旋和$^{13}$ C核自旋浴在高达300，000 rpm旋转的金刚石之间的相互作用通过核自旋拉莫尔进动的频率调制引入到系统中的退相干。平均偶极耦合所需的离轴磁场的存在导致电子-核超精细相互作用的旋转依赖性，这不能用实验上可实现的旋转速度来平均。我们的研究结果提供了新的见解，使用物理旋转的量子控制与量子系统的运动和旋转的自由度是不固定的影响。
2021-05-16 quant-ph
Optical Nuclear Electric Resonance in LiNa: Selective Addressing of Nuclear Spins Through Pulsed Lasers
本理论论文将光学核电共振（ONER）协议从原子系统扩展至分子系统，以LiNa为基准证明仅通过调节脉冲激光重复率即可独立操纵核自旋，为量子计算自旋任务转移至时间域提供了新途径。
2025-01-27 quant-ph
Level anti-crossing spectra of nitrogen-vacancy centers in diamond detected by using modulation of the external magnetic field
本文研究了金刚石单晶中NV $^-$心（带负电荷的氮空位心）的光致发光与磁场的关系。在这样的磁场依赖的特征线，这是来自耦合的电子-核自旋系统的水平反交叉（LACs）。为了提高灵敏度，我们使用锁定检测来测量光致发光强度，并观察到一个非常强的依赖于调制频率的LAC衍生线。当调制频率从12 kHz降低到17 Hz时，谱线的幅度增加大约两个数量级。为了定量地描述这种效应，我们建立了一个描述电子-核耦合自旋系统在振荡外磁场作用下自旋动力学的理论模型.实验和理论之间的良好协议，使我们能够得出结论，所观察到的效果是源于相干自旋极化交换的NV $^-$中心。我们的研究结果是非常实际的重要性，允许一个探测金刚石缺陷中心的LAC衍生线的实验条件进行优化。
2016-09-21 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Spin Coherence and Echo Modulation of the Silicon Vacancy in 4H-SiC at Room Temperature
碳化硅中的硅空位在量子信息处理和传感方面具有重要的应用前景。我们进行了室温光检测磁共振和自旋回波测量的整体空缺，并发现强烈依赖于磁场的属性。自旋回波衰减时间从低场时的小于10 $μ$ s变化到68 mT时的80 $μ$ s，并且还观察到强的场依赖性自旋回波调制。这种调制归因于与核自旋的相互作用，并通过理论模型得到了很好的描述。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Arbitrary manipulation of nuclear spins in hexagonal boron nitride
Wilczek Quantum Center, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；Department of Physics, Isfahan University of Technology（伊斯法罕理工大学物理系）
提出利用电子自旋作为辅助，通过背景磁场和多音连续驱动，在六方氮化硼中实现核自旋的单比特和多比特门，保真度分别达99%和95%。
2026-06-03 cond-mat.other quant-ph
Nanometer-Scale Nuclear Magnetic Resonance Diffraction with Sub-Ångstrom Precision
实现原子分辨率是磁共振成像（MRI）的最终极限，实现这一能力提供了巨大的技术和科学机会，从药物开发到理解相互作用的量子系统中的动力学。在这项工作中，我们提出了一种利用核磁共振衍射（NMRd）的纳米MRI的新方法-一种扩展NMR成像以探测周期性自旋系统结构的方法。在原子尺度上实现NMR将为利用NMR的光谱能力进行材料表征创造一种强大的新方法。我们描述了两个实验，实现了纳米线磷化铟（InP）中的$^{31}$ P自旋的核磁共振测量亚朗斯特精度。在第一个实验中，我们通过周期性地反转$^{31}$ P自旋来编码$z$轴磁化的纳米级空间调制，并以$<0.8$ π的精度检测调制的周期和位置。在第二个实验中，我们展示了一种干涉技术，利用核磁共振d，用于检测的InP样品与精度为0.07 μ m的飞秒尺度位移。在这项工作中开发的基于衍射的技术代表了NMR中用于探测亚朗斯特伦长度尺度上的自旋的结构和动力学的新测量模式，并证明了晶体学MRI测量的可行性。
2022-04-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hole-Spin-Echo Envelope Modulations
半导体量子点中的空穴自旋或与受主杂质结合的空穴自旋显示出作为潜在量子比特的希望，部分原因是它们与近端核自旋的弱的各向异性超精细耦合。由于超精细耦合很弱，因此很难测量。然而，各向异性的超精细耦合可以产生大量的自旋回波包络调制，可以进行傅立叶分析，以准确地揭示超精细张量。在这里，我们给出了一个一般的理论分析的空穴自旋回波包络调制（HSEEM），并将此分析应用到硅中的硼受体空穴自旋的具体情况。对于无应变硅中的硼受体自旋，超精细和塞曼哈密顿近似各向同性，导致可以忽略不计的包络调制。相反，在应变硅中，轻空穴自旋量子比特可以被能量隔离，我们发现超精细哈密顿量和$g$张量是足够的各向异性，给自旋回波包络调制。我们表明，有一个最佳的磁场方向，最大限度地提高了在这种情况下的包络调制的可见性。超精细耦合的微观估计的基础上，我们发现，最大调制深度可以是大量的，达到$\sim 10\%$，在一个中等的实验室磁场，$B\lesssim 200\,\mathrm{mT}$。
2019-09-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnetic-field dependent VB- spin decoherence in hexagonal boron nitrides: A first-principles study
本文通过第一性原理多体模拟研究h-BN中VB-自旋退相干的磁场依赖机制，发现存在转变边界TB，其上下的主导退相干机制不同，并揭示大核自旋同位素对TB位置的影响，为同位素工程化设计h-BN自旋量子比特提供理论依据。
2025-09-02 physics.app-ph 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
Comment on "Time modulation of the K-shell electron capture decay rates of H-like heavy ions at GSI experiments", arXiv:0908.0877
根据GSI实验Phys.Lett.B 664，162（2008），通过类H离子142 Pm、140 Pr和152 I中的K壳层电子捕获（具有中微子发射）产生子离子的速率以6至7秒的周期调制。在Ivanov和Kienle（也是Lipkin）的PRL 103，062502，2009中，有人声称中微子振荡可以解释这一结果。在Lambiase等人的arXiv：0811.2302中，提出了基于电子和核自旋的旋转的不同解释。本评论的目的是说明为什么这些解释不能令人满意，并讨论其他可能性。
2009-08-15 hep-ph nucl-ex nucl-th
