Insights into nature of magnetization plateaus of a nickel complex [Ni4(CO3)2(aetpy)8](ClO4)4 from a spin-1 Heisenberg diamond cluster
基于Kambe方法的精确对角化，利用自旋为1的实体位于金刚石自旋团簇对角处形成的复合自旋的局域守恒，研究了具有两个不同耦合常数的自旋为1的Heisenberg金刚石团簇的磁性和磁热性质.结果表明，自旋为1的Heisenberg金刚石团簇具有几个有趣的量子基态，它们在低温磁化曲线中表现为饱和磁化强度的1/4，1/2和3/4处的中间平台.此外，自旋为1的Heisenberg金刚石团簇也可能表现出增强的磁热效应，这可能与通过绝热退磁实现低温制冷有关。结果表明，反铁磁耦合常数为J1/kB = 41.4 K和J2/kB = 9.2 K的自旋为1的Heisenberg金刚石团簇，满意地再现了四核镍配合物[Ni 4（CO 3）2（aetpy）8]（ClO 4）4的低温磁化曲线（aetpy = 2-氨基乙基-吡啶），包括在饱和磁化强度的1/2和3/4处检测的中间平台的大小和位置。实验观察到的分数磁化平台的微观性质的澄清和解释的价键晶体与一个单一的或双重的价键。结果表明，这种受抑磁性分子在2.3K以下的温度范围内具有最大的等温熵变Δ S = 10.6J/（K.kg），是一种很有前途的低温制冷剂。
2020-10-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Frustrated magnetism of spin-1/2 Heisenberg diamond and octahedral chains as a statistical-mechanical monomer-dimer problem
结果表明，有效的晶格气体模型的硬核单体和二聚体提供了一个适当的描述自旋1/2海森堡金刚石和八面体链的低温功能。除了在定域磁振子理论中分配给束缚的单磁振子和双磁振子本征态的单体粒子之外，有效的单体-二聚体晶格气体模型还包括分配给单重态-四重态（单重态-六重态）的二聚体粒子，作为自旋为1/2的海森堡金刚石（八面体）链的二聚体-四重态（四重态-六重态）基态的基石。通过精确对角化和有限温度Lanczos方法证实了有效描述的可行性。这两个量子自旋链显示丰富的基态相图，包括不连续的以及连续的场驱动的相变，从而比热显示在前相变附近的一个非凡的低温峰来自一个高度简并的流形的低位激发。
2021-10-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Entangled state teleportation through a couple of quantum channels composed of XXZ dimers in an Ising-XXZ diamond chain
量子隐形传态在量子信息处理中起着重要的作用，在这个意义上，无限长链结构的量子纠缠特性是非常显著的，因为实际物质可以用无限长链来表示。研究了无限长Ising-Heisenberg金刚石链中由Heisenberg二聚体组成的一对量子信道对纠缠态的隐形传态，认为这对链彼此距离足够远，可以忽略它们之间的相互作用.为了通过量子信道传送几个量子比特，我们需要找到海森堡自旋二聚体的平均密度算符，这将被用作量子信道。假设输入态为纯态，我们可以应用保真度的概念作为量子信道的隐形传态性能的一个有用的度量。使用标准的隐形传态协议，我们导出了输出并发度，保真度和平均保真度的解析表达式。详细研究了耦合参数、外磁场和温度对量子隐形传态的影响。最后，讨论了量子信道的纠缠度、输出纠缠度和系统平均保真度之间的关系。通过一种随Ising-Heisenberg金刚石链模型参数变化的相图，说明了量子隐形传态成功的区域和量子隐形传态失败的区域.
2016-11-14 quant-ph
Spotlighting quantum phase transition in spin-1/2 Ising-Heisenberg diamond chain employing Measurement-Induced Nonlocality
本文研究了具有Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用的无限自旋1/2 Ising-Heisenberg自旋链中的热量子关联.我们使用传输矩阵方法在热力学极限下对MIN进行了分析，并表明MIN及其一阶导数可以突出量子临界性和量子相变（QPT）。我们观察到DM相互作用降低了各向异性参数在启动QPT中的作用。此外，DM相互作用也诱导系统中的非局域性，如果自旋是非纠缠的，大大增强了量子关联，如果自旋是相关的。在临界点处，还讨论了磁场和温度对量子关联的影响。
2021-04-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Phase diagrams, quantum correlations and critical phenomena of antiferromagnetic Heisenberg model on diamond-type hierarchical lattices
在分维分别为1.63、2和2.58的三种典型钻石型等级晶格（系统A、B和C）上研究了自旋为1/2的反铁磁海森堡系统，并结合等效变换和实空间重整化群方法计算了相图、临界现象和量子关联.我们发现系统A存在重入行为，系统C在各向同性海森堡极限下存在有限温度跃迁（系统B不存在）。与铁磁系统不同，反铁磁系统A和B的Neel温度分别与ln（Delta_c-Delta）（当Delta->Delta_c）和ln Delta（当Delta->0）成反比.在各向同性Heisenberg极限Delta=0处存在一个量子关联的转折点，在该转折点处，无论系统的尺寸有多大，三个系统的量子关联都将在Ising极限处变为零。系统A的量子关联随晶格尺寸L的增大而减小，当L>=30时，系统A的量子关联几乎为零;系统B和C的量子关联在L大于系统A时仍然存在。并以系统A为例，讨论了由非交换性引起的结果的误差。
2021-07-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fingerprints of cluster-based Haldane and bound-magnon states in a spin-1 Heisenberg diamond chain
Department of Theoretical Physics and Astrophysics, Faculty of Science, P. J. Šafárik University（帕夫·约瑟夫·沙法里克大学理学院理论与天体物理系）
本研究通过多种解析与数值方法，探究自旋1海森堡金刚石链的磁学与热力学性质，揭示了阻挫区域多种非常规量子相及场致相变附近的增强磁热效应，并证实其可作为高效量子斯特林发动机工质。
2025-10-21 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Low-control and robust quantum refrigerator and applications with electronic spins in diamond
我们提出了一个通用的协议，低控制制冷和测温的热量子比特，它可以实现使用电子自旋钻石。制冷是由一个探针，由相互作用的自旋网络。该协议涉及两个操作：（i）探针的自由演化;以及（ii）探针中的一个自旋与我们希望冷却的热量子位之间的交换门。我们表明，如果探针的初始状态落在一个合适的范围内，和探针的自由演化都是unital和保存在$z$方向的激发，那么冷却协议将总是成功的，与效率取决于自旋退相率和交换门保真度。此外，在探测器冷却许多量子位之后测量探测器可以估计它们的温度。我们提供了一个具体的例子，探针是海森堡自旋链，并建议使用电子自旋在钻石的物理实现。在这里，探针由氮空位（NV）中心组成，而热量子位是暗自旋。通过使用一种新的脉冲序列，可以使NV中心链根据海森堡哈密顿量演化。这一提议允许一系列应用，例如保持在样品上的暗点中的光敏分子的基于NV的核磁共振，并且它为量子热力学，环境辅助传感和多体物理学的研究开辟了可能性。
2018-04-30 quant-ph
Thermodynamic properties of the macroscopically degenerate tetramer-dimer phase of the spin-1/2 Heisenberg model on the diamond-decorated square lattice
本文结合精确对角化、无符号问题量子Monte Carlo及有效格气模型，研究金刚石装饰方格自旋-1/2 Heisenberg反铁磁体的二聚体-四聚体相，揭示其宏观简并、相界附近反常热力学及绝热退磁冷却效应。
2025-01-08 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Measured dynamics of an XXZ quantum simulator in a highly symmetrical double-ringed geometry
Laboratoire de Physique Théorique et Modélisation, UMR 8089 CNRS & CY Cergy Paris Université（理论与建模物理实验室，CNRS UMR 8089 与 CY塞尔吉巴黎大学）
研究通过测量方案探讨了空间和自旋对称性对XXZ量子模拟器动力学的影响，揭示了对称性对测量概率行为和测量结果分布的作用。
2026-04-07 quant-ph
Floquet Diamond Sensor with Optimal Precision
针对传统金刚石传感器在微波失谐时精度下降的问题，提出 Floquet 金刚石传感器，利用周期驱动匹配准能量并实现接近 Heisenberg 极限的鲁棒高精度振幅传感。
2025-10-04 quant-ph
Experimental testing of entropic uncertainty relations with multiple measurements in pure diamond
量子力学的一个独特特征是海森堡不确定原理，它指出两个不相容测量的结果不能同时达到任意精度。在量子信息的信息论背景下，不确定原理可以表述为二维系统中一个量子比特（qubit）的两个测量的熵不确定关系。研究了高维多测量量子态的新的熵不确定度关系，其不确定度界比两个测量设置下的不确定度界更紧，并且不能由有或没有量子存储器的量子比特系统产生.在这里，我们报告的第一个室温实验测试的熵的不确定性关系与三个测量在一个自然的三维固态系统：在纯金刚石的氮空位中心。实验结果证实了熵不确定度关系的多次测量。我们的结果更精确地证明了量子力学的基本不确定原理。
2015-10-13 quant-ph
On the effects of an impurity in an Ising-$XXZ$ diamond chain on the thermal entanglement, on the quantum coherence and on the quantum teleportation
本文讨论了杂质元格对用并发度测量的热量子关联、用最近提出的$l_{1}$ -模相干性量化的量子相干性以及对Ising- $XXZ$金刚石链中的量子隐形传态的影响。这种杂质是由间隙海森堡二聚体之间的XXZ相互作用和节自旋和间隙自旋之间的最近邻伊辛耦合形成的。所有的相互作用参数都不同于链的其余部分。通过对它们的剪裁，可以控制和调谐量子纠缠和量子相干性。因此，与没有杂质的原始模型相比，该模型的量子资源--热纠缠和量子相干性--表现出明显的性能改善。我们还证明了量子隐形传态可以通过它的包含来调谐。热隐形传态的修改，以及在显着的方式，并观察到一个强大的平均保真度的增加。我们用传递矩阵法给出了精确解。
2019-08-21 quant-ph
Entanglement Transfer via XXZ Heisenberg chain with DM Interaction
研究了由Dzyaloshinski-Moriya各向异性反对称相互作用引起的自旋-轨道相互作用对反铁磁XXZ海森堡链纠缠转移的作用.从对称性的观点出发，用一个新的交换耦合常数和旋转Pauli算符定义的修正的XXZ哈密顿量来代替具有Dzyaloshinski-Moriya相互作用的XXZ哈密顿量.修正的耦合常数和旋转角取决于Dzyaloshinski-Moriya相互作用的强度。本文研究了一对最大纠缠自旋耦合到链的一端所构成的系统中纠缠传播的动力学行为。分别对链的基态和热态进行了计算。在这两种情况下，这种各向异性的相互作用的存在使我们的通道更有效，这样的传输速度和纠缠量的改善，因为这种相互作用是switchedon. We表明，对于大的值的这种相互作用的强度的一大家族的XXZ链成为有效的量子信道，在区域$-2 \leq Δ\leq 2$的各向同性参数的整个值。
2010-10-03 quant-ph
Achieving the Heisenberg limit with Dicke states in noisy quantum metrology
针对开放量子系统中的含噪参数估计，本文分析对称耦合量子比特—谐振器模型的含时量子 Fisher 信息，证明最优激发数 Dicke 态可在有限衰减下达到 Heisenberg 极限，并优于 GHZ 态。
2024-03-03 quant-ph
Exact magnetic field control of nitrogen-vacancy center spin for realizing fast quantum logic gates
金刚石中带负电荷的氮空位（NV）中心自旋可以用来实现量子计算和感知磁场。它的自旋三重态由三个能级组成，分别用自旋z分量+1，0和-1标记。在没有外场的情况下，由于零场分裂，+1和-1态是简并的，并且高于0态。以+1和-1态的对称和反对称叠加态为量子比特基，通过将三能级系统映射到含时量子二能级系统上，得到了含时磁场作用下NV中心自旋的精确演化算符.利用NV中心自旋三能级的精确演化算符，我们证明了从起始0态可以制备任意量子比特，并且利用磁场可以实现这些量子比特的任意快速量子逻辑门.此外，还清楚地表明，典型的量子逻辑门可以在几纳秒内完成，并且保真度可以非常高，因为在这种方法中只需要控制磁场强度。这些结果对实现金刚石中NV中心自旋系统的量子计算以及探索其他效应和应用具有一定的参考价值。
2015-09-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heisenberg-limited spin squeezing in a hybrid system with Silicon-Vacancy centers
本文提出在硅空位中心系综与金刚石声波导耦合的混合系统中，通过调制两组微波驱动场独立实现OAT和TATS相互作用，获得接近海森堡极限的自旋压缩，并揭示其对自旋总数奇偶性的敏感性。
2023-08-10 quant-ph
Impurity-induced increase in the thermal quantum correlations and teleportation in an Ising-XXZ diamond chain
本文研究了自旋为1/2的含畸变杂质的Ising-XXZ金刚石链中的量子关联。我们已经表明，引入杂质的链可以显着增加纠缠以及量子关联相比，没有杂质的原始模型。由于杂质参数的选择具有很大的灵活性，因此所提出的模型是非常通用的，这一事实对于未来的实验测量是非常有用的。除了纠缠和量子相干性之外，我们还研究了在Ising-XXZ金刚石链中含有畸变杂质的海森堡二聚体耦合构成的量子信道中的量子隐形传态，以及量子隐形传态的保真度。我们的分析表明，适当的参数选择可以大大增加所有的措施分析。为了比较的目的，我们提出了我们所有的结果与测量的结果，为原来的模型，没有杂质，在以前的作品中研究。
2021-06-17 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum interface for telecom frequency conversion based on diamond-type atomic ensembles
提出基于铷原子菱形四波混频的电信频段量子频率转换接口，证明其可在795 nm与1367/1529 nm间高保真、高纯度地保持多种光子自由度编码的量子信息与纠缠。
2024-01-18 quant-ph
Quantum channel tomography: optimal bounds and a Heisenberg-to-classical phase transition
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Scuola Normale Superiore（意大利高等师范学院）；University Mohammed VI Polytechnic（穆罕默德六世_polytechnic_大学）；Stony Brook University（石溪大学）；Griffith University（格里菲斯大学）
本文研究了量子信道反演的最优查询复杂度，揭示了在不同τ值下查询复杂度的相变行为，发现τ=1时具有海森堡尺度，而τ≥1+Ω(1)时具有经典尺度。
2026-07-10 cs.IT math-ph math.IT
Fast high-fidelity geometric quantum control with quantum brachistochrones
我们在实验上证明了利用最速降时线方法在金刚石中的混合自旋寄存器上对量子系统进行快速、高保真的几何控制。基于时间最优的通用几何控制，实现了对氮空位中心自旋态精确度大于99.2%的单几何门，与传统的几何方法相比，平均时间缩短了74.9%.在混合自旋寄存器上，快速几何双量子比特门的保真度超过96.5%。利用这些快速高保真门，我们实现了量子纠缠增强相位估计算法，并证明了室温下的海森堡量子极限。与传统的几何电路相比，测量带宽和灵敏度分别提高了3.5倍和2.9倍。因此，我们的研究结果表明，基于快速几何路径的高保真量子控制将是量子信息处理在实践中广泛应用的通用工具。
2021-05-12 quant-ph
Probing a hybrid channel for the dynamics of non-local features
本文提出一种融合热、磁和局域分量的混合信道，通过研究两量子比特海森堡自旋态的量子关联，证明该信道可超越单一分量保持量子关联，并给出最优参数化方案以实现最大纠缠。
2023-11-01 quant-ph
Ising interaction between two qubits composed of the highest magnetic quantum number states through magnetic dipole-dipole interaction
在量子信息处理中，量子比特之间最有用的相互作用之一是伊辛型相互作用。我们提出了一个通过磁偶极-偶极相互作用实现精确伊辛相互作用的方案。虽然磁偶极相互作用一般是海森堡型的，但如果量子位能级是从最高磁量子数态中选取的，那么这种相互作用就可以得到伊辛相互作用的精确数学形式.实际的物理系统，我们的计划可以应用到包括分子的旋转状态，原子的超精细状态，或在金刚石中的氮空位中心的电子状态。我们分析了这些系统的方案的可行性。例如，当超精细水平的铷87原子被选为量子位和两个原子的距离是0.1微米，控制Z门时间将是8.5毫秒。我们建议不同的搜索和研究，以实现最佳的实施方案。
2015-03-30 quant-ph
Nonequilibrium steady states in the Floquet-Lindblad systems: van Vleck's high-frequency expansion approach
周期驱动耗散量子系统的非平衡稳态是Floquet工程中的重要问题。我们开发了一个通用的理论与林德布拉德型耗散的高频驱动器的特点和分析NESSs的基础上的高频（HF）扩展与线性代数数值，而不数值求解时间演化。这一理论表明，NESSS可以偏离Floquet-Gibbs状态取决于耗散类型。我们在金刚石氮空位（NV）中心，踢开XY自旋链与拓扑相变下的边界耗散，和海森堡自旋链在圆极化磁场下体耗散的具体模型中的HF-展开方法的有效性和实用性。特别地，对于各向同性海森堡链，我们提出了量子磁体中耗散辅助的太赫兹逆法拉第效应。我们的理论框架适用于各种时间周期林德布拉德方程，目前正在积极研究。
2021-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Symmetry breaking slows convergence of the ADAPT Variational Quantum Eigensolver
由于分子系统的量子模拟有望为表现出强电子相关性的系统提供比经典计算方法更强的优势，因此评估强相关系统的VQE性能至关重要。对于经典模拟，强相关性通常会导致哈特里-福克参考的对称性破缺，从而导致洛丁著名的“对称性困境”，即可以通过打破自旋或空间对称性来提高能量的准确性。在这里，我们探索的ADAPT-VQE使用两个强相关的系统的性能上的对称性破缺的影响：（i）“费米子化”各向异性海森堡模型，其中各向异性参数控制系统中的相关性，和（ii）压缩拉伸线性\ce{H4}，其中相关性随着增加的H-H分离。在这两种情况下，增加系统的相关性水平导致平均场解的自发对称性破缺（分别为宇称和$\hat{S}^{2}$）。我们分析了参考态的对称性破缺和费米子哈密顿算符的轨道映射对ADAPT-VQE的紧致性和性能的影响。我们观察到，通过破坏对称性来提高参考态的能量，通过增加能量收敛所需的附加长度和加剧"梯度槽”问题，对ADAPT-VQE产生了有害影响。
2022-07-07 quant-ph
Quantum channel tomography and estimation by local test
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Stony Brook University（石溪大学）；University of Technology Sydney（悉尼科技大学）
本文通过局部测试方法，在不同条件下提出了量子通道体素和估计的最优查询复杂度，展示了海森堡缩放的实现条件。
2026-02-02 cs.IT math.IT quant-ph
