Optimal pulse spacing for dynamical decoupling in the presence of a purely-dephasing spin-bath
保持量子相干性是量子计算的关键要求，因此保护量子系统免受环境噪声的不可逆破坏是一个重要的开放问题。动态解耦（DD）是一种以较低的控制开销来减小退相干的有效方法。它在量子精密测量中也起着重要的作用，例如它被用于多参数估计。虽然等距控制脉冲序列（CPMG）已普遍用于去耦，但Uhrig最近提出，非等距脉冲序列（UDD）可以增强DD性能，特别是对于环境的频谱密度具有尖锐频率截止的系统。另一方面，对于软截止，等距序列优于UDD。UDD为中间制度提供的相对优势尚不清楚。在本文中，我们分析了相对DD性能在这个制度的实验，使用固态核磁共振。我们的系统量子比特是13 C核自旋，环境由1H核自旋浴组成，其光谱密度接近正态（高斯）分布。我们发现，在这样的浴的存在下，CPMG序列优于UDD序列。光学中的动态解耦和干涉效应之间的类比提供了一个直观的解释，为什么CPMG序列在存在这种环境噪声的情况下优于任何非等距DD序列。
2011-02-23 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Identifying and decoupling many-body interactions in spin ensembles in diamond
我们模拟了固态系统中变密度准二维自旋系综的动力学，重点是金刚石中的氮空位中心。我们认为，在一个现实的“自旋浴”的环境下，各种控制序列的平均动态的大合奏的自旋。我们发现，自旋锁定是有效的去耦自旋初始化沿驱动轴，无论是从相干偶极相互作用和外部自旋浴环境，当驱动是两个数量级强于相关的耦合能量。由于标准脉冲动态去耦序列的应用导致与环境的强去耦，而其他专门的脉冲序列可以去耦相干偶极相互作用，这样的序列可以用于识别主要的相互作用类型。此外，脉冲去耦序列的适当组合可以导致两种相互作用类型的抑制，从而允许额外的自旋操纵。最后，我们考虑这些控制协议上的有限宽度脉冲的效果，并确定提高去耦效率与脉冲持续时间的增加，从而从移相和相干动态的相互作用。
2018-09-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum system dynamics with a weakly nonlinear Josephson junction bath
研究了由约瑟夫森结链组成的弱非线性约瑟夫森池对小量子系统（LC振荡器）动力学的影响。针对电荷能为最大能量标度的区域，在保持余弦势不变的情况下，微扰计算了Josephson浴的关联函数到Josephson能量除以电荷能的首阶.当充电能量沿链的变化确保浴关联函数的快速衰减时，可以通过马尔可夫主方程求解与约瑟夫森浴弱电容耦合的LC振荡器的动力学。我们分别建立了大荷电区和约瑟夫森能区之间的约瑟夫森浴的对偶关系。结果可以应用到的情况下，充电能量是不均匀的工程或无序的链。此外，我们发现，约瑟夫森浴可能成为非马尔可夫当温度增加超过零温度极限，浴关联函数得到移动一个常数，不随时间衰减。
2021-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-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
Keeping a spin qubit alive in natural silicon: Comparing optimal working points and dynamical decoupling
有两种不同的技术证明有效地延长自旋量子位在其他自旋环境中的相干寿命。一种是动态解耦，即量子比特受到精心定时的控制脉冲序列的影响;另一种是将量子比特调谐到“最佳工作点”（OWP），这是磁场中减少退相干的最佳点。利用量子多体计算方法，研究了远离和靠近OWP的动力学退耦脉冲序列对中心施主量子比特在核自旋浴中退相干的影响。理解这种行为的关键是分析多体量子浴中独立的翻转自旋对通常占主导地位的贡献的抑制程度。我们发现，最近测量的哈恩回波衰减在OWP（最低阶动力学去耦），必须考虑集群的三个相互作用的自旋，因为独立的对甚至不给有限的$T_2$衰减时间。我们发现，在OWP附近工作时，动态去耦序列需要数百个脉冲的一个数量级的增强$T_2$，相反，制度远离OWP，只需要约10个脉冲。
2015-04-22 cond-mat.mes-hall 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
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
Universality of Uhrig dynamical decoupling for suppressing qubit pure dephasing and relaxation
Uhrig为自旋玻色子模型发现的最佳$N$ -脉冲动态解耦[Phys. Rev. Lett，{ \bf 98}，100504（2007）]被证明在抑制$O(T^{N+1})$的纯退相或耦合到通用浴的量子位（或自旋1/2）的纵向驰豫方面具有普遍性持续时间的短时间演变$T$。为了抑制纵向弛豫，理想Uhrig $π$脉冲序列可以推广到由理想Uhrig脉冲序列叠加满足一定对称性要求的有限持续时间脉冲组成的序列.
2008-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Protection of quantum systems by nested dynamical decoupling
基于我们建立的含时系统动力学解耦的一个定理，我们提出了一个嵌套的Uhrig动力学解耦（NUDD）方案，仅使用单量子比特操作，就可以将一般量子浴中的多量子比特系统保护到任意解耦阶。NUDD中的控制脉冲的数量随着解耦阶数的多项式增加。对于一般的多能级系统，该方案可以保持一组相互交换或反交换的酉厄米特系统算子，因此由这组算子生成的李代数中的所有算子，生成系统的有效对称群达到给定的精度阶。NUDD可以用有限幅度的脉冲来实现，直到脉冲持续时间的二阶误差。
2010-12-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fundamental limitations in Lindblad descriptions of systems weakly coupled to baths
在文献中，以Lindblad形式写下马尔可夫量子主方程来描述具有多个自由度并且弱连接到多个热浴的系统是非常常见的，这些热浴通常可以处于不同的温度和化学势。然而，微观导出的量子主方程的领导秩序在系统浴耦合是所谓的Redfield形式，这是已知的，在大多数情况下不保持完全的积极性。另外的近似Redfield方程需要获得Lindblad形式。我们对Redfield方程的任何进一步近似提出了一些基本要求，如果违反这些要求，将导致物理上的不一致，如能量本征基中的主阶粒子数和相干性的不准确性，热化的违反，非平衡稳态（NESS）下局部守恒律的违反。我们认为，这些条件中的一个或多个一般将被违反在所有弱系统浴耦合Lindblad描述现有的文献中，据我们所知。作为一个例子，我们研究了最近推导出的通用林德布拉德方程（ULE），并使用这些条件来显示违反当地的守恒律，由于不准确的相干性，但准确的人口在能量本征基。最后，我们在一个相互作用的开放量子自旋系统中数值验证了我们的分析结果。
2022-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech 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
Long-time electron spin storage via dynamical suppression of hyperfine-induced decoherence in a quantum dot
在量子点中，通过使电子经历合适的动态退耦序列，可以显著增加由核自旋环境引起的电子自旋退耦的相干时间。我们分析了高层次的解耦协议的性能，通过使用分析和精确的数值方法相结合，并特别注意大脉冲间延迟和长时间的动态，这是超出了标准的平均哈密顿理论描述的制度。我们证明，动态解耦可以保持有效的远远超出其正式域的适用性，并发现，利用级联设计的协议提供了最佳的性能，该系统在相关的参数范围内。在初始电子状态是已知的情况下，能够完全冻结退相干在很长一段时间的协议的构建和特征。还评估了系统和对照非理想性的影响，包括浴内偶极相互作用、磁场偏置和浴极化以及系统脉冲缺陷的影响。虽然小的偏置场和小的浴极化降低了去耦保真度，但增强的性能和时间调制来自于强的施加场和高极化。总体而言，我们发现，如果控制参数的相对误差不超过5%，解耦协议仍然可以延长相干时间高达两个数量级。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Ultra-sensitive Diamond Magnetometry Using Optimal Dynamic Decoupling
近年来，基于金刚石中氮空位（NV）缺陷的新型磁测量技术作为探测纳米尺度磁环境的一种手段受到了广泛关注。单个NV磁力计的灵敏度主要由横向自旋弛豫时间$T_2$确定。目前提高灵敏度的方法采用以空间分辨率为代价的具有高NV密度的晶体，或者通过制造新的同位素纯金刚石晶体来扩展$T_2$。我们采用了一种互补的方法，其中最佳的动态解耦技术延长了自相关时间的自旋浴的相干时间。这表明单自旋，室温磁强计灵敏度低至5“，pT”，Hz $^{-1/2}$与当前技术。
2010-03-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Finite size bath in qubit thermodynamics
我们从量子热力学的角度讨论了一个量子比特弱耦合到一个有限大小的热浴（热量计）。沉积在这个环境中的能量以及量子比特的状态为分析这个封闭组合系统的热和功统计提供了基础。我们提出了两个代表性的模型，其中浴是由两个级别的系统或谐振子，分别的结果。最后，我们得到了一个开放量子系统的结果组成的上述量子位加上有限尺寸浴，但现在后者是耦合到一个几乎无限的浴相同性质的振荡器或两个能级系统。
2016-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Converting a real quantum bath to an effective classical noise
我们提出了一个集团展开方法来近似量子自旋浴动力学的经典高斯随机过程。簇扩展产生近似经典浴的两点关联函数，允许快速评估噪声减轻量子控制策略，而无需诉诸计算密集型动态解耦模型。我们的近似是有效的广泛的一类模型具有可忽略的反作用和近高斯噪声。我们研究了中心自旋退相干问题的几个例子，其中中心自旋和随机定位的浴自旋是相似的，偶极耦合。对于各种脉冲序列，我们比较明确量子力学计算的相干回波衰减与使用我们的近似经典模型计算的，并在大多数，但不是所有的情况下，获得协议。我们证明了这些经典的噪声模型的效用，有效地搜索4脉冲序列，最大限度地减轻退相干在这些情况下，在显式量子模型中的计算昂贵的任务。
2014-09-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-Makovian decoherence of a two-level system weakly coupled to a bosonic bath
Bloch-Redfield方程是研究弱耦合量子比特系统演化的常用工具。我们调查的准确性玻恩近似下这个方程。我们发现，高阶项的微扰膨胀包含积累的分歧，使简单的玻恩近似不合适。我们发展了图解法来表示和求解改进的自洽玻恩近似。这种更精确的处理揭示了在Phys.Rev.B71，035318（2005）中发现的主导量子位长时间弛豫的非马尔可夫贡献中的指数时间依赖前因子。同时，相关的失相不受影响，并通过Born-Markov近似描述。
2011-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Flow equation renormalization of a spin-boson model with a structured bath
本文讨论了自旋与阻尼谐振子耦合的动力学。该系统可以映射到具有结构化浴的自旋玻色子模型，即浴的光谱函数具有共振峰。我们对角化的模型通过无穷小的幺正变换（流方程），从而解耦的小量子系统从它的环境，并计算自旋-自旋关联函数。
2003-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
All-optical implementation of a dynamic-decoupling protocol for hole spins in (In,Ga)As quantum dots
我们证明了一个周期性的激光脉冲协议的动态去耦的孔自旋（在，Ga）作为量子点从周围的浴的潜力。当两个参考脉冲之间的反转激光脉冲的重复频率加倍时，我们发现自旋相干时间增加了两倍。
2014-09-27 cond-mat.mes-hall
The classical nature of nuclear spin noise near clock transitions of Bi donors in silicon
量子浴能否近似为经典噪声是中心自旋退相干的一个基本问题，也是设计抗噪声量子控制的一个重要实际问题。基于硅中铋施主的自旋量子比特与核自旋浴具有可调的相互作用，并且在所谓的时钟跃迁（CT）处对磁噪声一阶不敏感。因此，该系统是研究核自旋浴的量子/经典性质的理想选择，因为量子位-浴相互作用强度决定了浴上的反作用，从而决定了经典噪声模型的适当性。我们建立了一个高斯噪声模型，噪声关联由量子计算确定，并比较了经典噪声近似的全量子浴理论。我们通过多达128个脉冲的动态去耦序列实验测试我们的模型，发现与模拟和测量电子自旋相干时间接近一秒的良好一致性-特别是使用天然硅。我们的理论和实验研究表明，从核自旋浴的噪声是类似于经典的高斯噪声，如果量子比特的反作用的浴是小的内部浴动力学相比，是接近CT的情况下。然而，远离CT，中心自旋对浴的反作用是这样的，需要量子模型来精确地模拟自旋退相干。
2015-05-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Path integral derivation of Bloch-Redfield equations for a qubit weakly coupled to a heat bath: Application to nonadiabatic transitions
量子信息处理极大地增加了人们对环境诱导退相干现象的兴趣。自旋玻色子模型被广泛用于研究自旋（模拟在双阱势中运动的量子粒子）与其环境（用谐振子的热浴模拟）之间的相互作用。本文将静态自旋玻色子研究中的一个分析推广到驱动自旋玻色子的情形，导出了约化自旋密度矩阵传播子随时间演化的精确积分微分方程。这是第一个主要结果。通过专门研究弱阻尼，我们得到了下一个结果，一组平衡固定自旋初始条件的Bloch-Redfield方程。最后，我们表明，这些方程可以用来解决经典的耗散Landau-Zener问题，并说明这些解决方案的弱阻尼的情况下。随着通过速度的增加，耗散的影响被认为是最小的，这意味着量子比特需要尽可能快地切换。
2004-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Extending the Electron Spin Coherence Time of Atomic Hydrogen by Dynamical Decoupling
研究了氢原子在八倍半硅氧烷笼中的电子自旋退相干。通过应用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）脉冲序列，我们显着抑制了由于核自旋触发器的低频噪声，直到观察到最大T2 = 56 us的点。此外，动态去耦与CPMG序列揭示了存在两个来源的高频噪声：第一，一个波动的磁场与质子拉莫尔频率，相当于经典的磁场噪声所施加的笼有机取代基的1H核自旋，第二，退相干由于电子和内部的29 Si核自旋之间的纠缠的笼。
2013-04-01 cond-mat.mes-hall
Dynamical decoupling of a singlet-triplet qubit afflicted by a charge fluctuator
研究了单重态-三重态自旋量子比特的动态退耦脉冲序列对电荷涨落噪声的去除效率。我们开发了一种数值方法来解决动力学方程的所有三个组成部分的布洛赫矢量下的一般脉冲协议，并与任意旋转轴。量子位元在其工作点上同时经历退相和耗散动力学过程。弱耦合和强耦合波动的限制，揭示了在不同的参数制度的不同动态的解析解。量子比特的衰变时间与控制脉冲的数量的缩放被发现遵循幂律在很宽的范围内的TLF参数和量子比特偏置点。
2012-09-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measuring central-spin interaction with a spin bath by pulsed ENDOR: Towards suppression of spin diffusion decoherence
我们提出了脉冲电子-核双共振（ENDOR）实验，使我们能够表征Si中的铋施主自旋量子比特与周围的29 Si杂质自旋浴之间的耦合，该自旋浴在低温（< 16 K）下提供了主要的退相干机制（核自旋扩散）。从自旋浴解耦的预测和集群相关展开模拟显示，在最佳工作点的自旋扩散几乎完全抑制。抑制的形式急剧峰值发散的自旋扩散相干时间，与先前确定的更广泛的区域不敏感的经典波动。ENDOR数据表明，各向异性的贡献是比较弱的，所以形式的分歧是在很大程度上独立的晶体取向。
2012-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Comparison of dynamical decoupling protocols for a nitrogen-vacancy center in diamond
我们对金刚石中氮空位中心的动力学退耦进行了详细的理论和实验研究。我们研究了DD序列应用于抑制耦合到由取代氮原子组成的自旋浴引起的NV中心的电子自旋的退相。研究了各种DD方案的解耦效率，包括周期和周期脉冲序列。对于理想的控制脉冲，我们发现，DD协议与Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）的脉冲定时提供了最好的性能。我们发现，随着控制脉冲的数量的增加，去耦保真度标度定性不同的马格纳斯膨胀的预测，并解释了这种差异的起源。特别是，更高级的对称化或级联协议不会提高DD性能。接下来，我们调查的系统仪器脉冲误差在不同的周期性和非周期性脉冲序列的影响。单轴控制的DD协议在存在脉冲误差的情况下不能保留所有的自旋分量，并且需要双轴控制。我们证明了两个轴的控制序列与CPMG定时是非常强大的脉冲误差。脉冲误差的影响可以通过对称化该协议来进一步减小。对于这里研究的所有协议，我们提出了一个详细的帐户的脉冲误差参数，使最强的DD性能的影响。最后，我们给出了具体的建议，选择解耦协议的系统进行调查。
2012-02-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum-Bath Decoherence of Hybrid Electron-Nuclear Spin Qubits
实现可扩展固态量子计算面临的一个主要问题是克服退相干--当量子比特与其环境相互作用时，编码在量子比特中的相位信息丢失的过程。由于大量的环境自由度，准确计算退相干时间$T_2$是具有挑战性的，特别是当量子位和环境高度相关时。杂化或混合的电子-核自旋量子比特，例如硅中的施主，具有“最佳工作点”（OWP），其是用于降低磁场中的退相干的最佳点。以前对OWP附近$T_2$急剧变化的分析是基于对经典噪声的不敏感性，即使混合量子位位于高度相关的量子环境中，例如$^{29}$ Si杂质的核自旋浴。这使得对退相干机制的理解有限，并且对$T_2$给出了不可靠的预测。我提出了量子多体计算的量子位浴动力学，其中（一）产量$T_2$的混合量子位在多个制度的实验非常一致，（二）阐明核自旋浴的多体性质和（三）暴露量子浴和经典场退相干之间的显着差异。为了实现这些，集群的相关性扩展进行了调整，包括电子-核状态混合。此外，对铋施主作为混合量子比特的核自旋池进行了实验分析，推导出了$T_2$的简单解析公式，预测结果与实验一致，并将建立的动力学解耦方法与近OWP操作相结合，以最大化$T_2$。最后，研究了$^{29}$ Si自旋在接近混合量子比特处的退相干，以确定其用作量子寄存器的可行性。
2015-10-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Green's functions perspective on nonequilibrium thermodynamics of open quantum systems strongly coupled to baths
我们给出了非平衡格林函数（NEGF）的观点，热力学公式的开放量子系统强烈耦合到浴。散射的方法意味着热力学考虑的一个超级系统（系统加浴）弱耦合到外部超级浴相比，考虑热力学的一个系统强耦合到它的浴。我们分析这两种方法从NEGF的角度来看，并认为后者产生的热力学配方与动力学（量子输运）描述一致的可能性。
2020-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Dynamical decoupling in interacting systems: applications to signal-enhanced hyperpolarized readout
保持相干性的方法广泛地影响所有量子信息处理和计量应用。动态解耦方法通过在噪声环境中保护量子位来实现这一点，但通常被限制在量子位本身不相互作用的极限。在这里，我们考虑替代制度，其中的量子位间的耦合是相同的顺序与环境的退相相互作用。我们提出并证明了一个多脉冲协议，通过适当的哈密顿工程的自旋间耦合，同时抑制退相噪声的量子位，保护横向自旋态。我们基准的方法13 C核自旋量子位在钻石，偶极耦合到彼此和嵌入在一个嘈杂的电子自旋浴，并通过光泵NV中心超极化。我们观察到13 C原子核$T_2^{\prime}\approx$在室温下的有效态寿命为2.5s，比传统的$T_2^{\ast}$自由感应衰变延长了4700倍以上。在施加的量子控制期间，自旋被连续询问，导致13 C NMR谱线变窄，并且由于寿命延长，SNR提高了$>$ 500倍。与超极化一起，自旋询问被$>10^{11}$加速超过常规的7T NMR。这项工作提出了在各种实验平台上应用的耦合量子比特系统的动态解耦策略。
2020-08-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermodynamics and small quantum systems
非弱耦合到浴的小量子系统变成被光子或声子云包围的量子体系，这改变了它们的热力学行为。精确可解的例子是量子粒子在谐波限制势中的布朗运动，并耦合到谐波量子热浴，例如潘宁阱中的离子，以及浸入玻色子浴中的自旋，如NMR物理中所发生的那样。看来克劳修斯不等式$\dbarrm Q\le T\d S$可以被违反。对于系统参数的非绝热变化，能量耗散率可以是负的，并且在平衡之外，从浴中提取功的循环过程是可能的。实验装置测试的一些影响进行了讨论。
2003-11-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Towards Noise Simulation in Interacting Nonequilibrium Systems Strongly Coupled to Baths
纳米尺度实验技术的进步使得测量分子结中的噪声成为可能。这些数据是通过平均通量测量无法获得的重要信息来源。光电子学的出现，最近显示出强烈的光-物质耦合的可能性，以及量子热力学领域的发展使得计数统计测量变得更加重要。第一原理模拟中的噪声评估的理论方法可以大致分为适用于弱系统内相互作用的情况下的方法，以及那些处理弱耦合到浴的系统的强相互作用的方法。我们认为，由于其图形扩展的结构和事实，利用多体状态作为其制定的基础上，最近推出的非平衡哈伯德格林函数制定是一个相对便宜的方法，适用于评估噪声特性的第一原理模拟在很宽的参数范围。我们说明了可行性的方法，通过模拟噪声和噪声谱内的非，弱，强相互作用系统的通用模型。模拟的结果进行比较，精确的数据（如果可用），并在最适合的三个参数制度的每一个的方法内进行模拟。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall
Probing the dynamics of a nuclear spin bath in diamond through time-resolved central spin magnetometry
使用快速电子自旋共振光谱的一个单一的氮空位缺陷的金刚石，我们展示了实时读出的Overhauser场产生的核自旋环境在环境条件下。这些测量能够通过后选择缩小奥弗豪泽场分布，对应于核自旋浴的有条件制备。通过分析连续测量的Allan偏差，定量地推断了Overhauser场波动的相关性。该方法允许提取库的弱耦合核自旋的动力学。
2014-09-29 cond-mat.mes-hall
Wavefunction considerations for the central spin decoherence problem in a nuclear spin bath
低温下固态材料中局域电子自旋的退相干（"中心自旋“问题）被认为是由晶格中核自旋的相互作用决定的。通过施加大的磁场来分裂电子自旋的能级并防止去极化，这种去相干被部分抑制。然而，由动态核自旋浴引起的退相退相干不能以这种方式消除。核场的涨落导致电子的进动频率在一个被称为光谱扩散的过程中的不确定性。本文考虑了电子的波函数形状对光谱扩散的影响，并给出了自由感应衰减的波函数依赖的退相干时间公式，以及自旋回波和级联动力学退相干方案以增强相干性。我们还讨论了双量子点的单重态-三重态编码的量子比特的退相。这项工作的一个中心的理论结果是一个连续近似的光谱扩散问题，我们已经应用到GaAs和InAs材料具体的发展。
2008-04-11 cond-mat.mes-hall
Decoherence of two entangled spin qubits coupled to an interacting sparse nuclear spin bath: application to nitrogen vacancy centers
我们考虑电子自旋量子比特与稀疏核自旋相互作用的贝尔态的纯退相。利用新发展的两量子比特推广的团簇关联展开方法，计算了不同量子比特间距下$|Ψ\rangle$和$|Φ\rangle$态的自旋回波衰减.将结果与其中每个量子比特的失相被独立处理的计算进行比较，我们确定了浴的公共部分对两个量子比特的影响的签名。在大的量子位间距下，这个公共部分由许多弱耦合到两个量子位的原子核组成，因此由它引起的退相干可以通过考虑多个不相关的噪声源（原子核簇）来建模，每个噪声源都对量子位产生微弱的影响。因此，所产生的真正的两个量子比特对退相干的贡献可以被描述为由经典高斯噪声引起的。另一方面，对于小的量子位间距，环境的公共部分包含与两个量子位强耦合的自旋簇，并且它们对两个量子位退相的贡献具有明显的非高斯特性。通过比较$|Ψ\rangle$和$|Φ\rangle$ Bell态的退相，我们可以很容易地得到环境噪声对量子比特影响的非高斯性信息.数值计算了两个氮空位中心与自然浓度的$^{13}$ C原子核相互作用的结果，得到了对于相距约3 nm的中心，环境噪声相关部分的高斯描述开始成立.
2018-06-27 cond-mat.mes-hall
Dynamical Decoupling of Quantum Two-Level Systems by Coherent Multiple Landau-Zener Transitions
提高和稳定超导量子线路和谐振器的相干性对于从量子信息处理器到天体物理学中低温辐射的高灵敏度探测器的各种技术都至关重要。这种设备中的噪声的主要来源是量子二能级系统（TLS）的浴具有广泛的能量分布，存在于无序的晶体和表面上。在这里，我们研究了超导谐振器的介电损耗的存在下，一个周期性的电偏置场，扫描近谐振的TLS的谐振器和谐振，导致在一个周期性的模式的朗道-齐纳过渡。我们表明，在高扫描速率相比，TLS的弛豫速率，在多个过渡的TLS的相干演化产生了显着减少的介电损耗相对于本征值。这种行为在经典的高功率机制和量子单光子机制中都有观察到，这可能表明了一种可行的技术，可以动态地将TLS与量子位解耦。
2019-10-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall quant-ph
Hyperfine interaction induced decoherence of electron spins in quantum dots
我们详细调查，使用分析和数值工具，在量子点（QD）耦合到一个浴的核自旋在磁场或不同的初始浴极化的电子自旋的退相干，专注于纵向弛豫在低和中等的字段/极化制度。核自旋池初始极化的增加对退相干过程的影响与外加磁场的增加相同，即退相干动力学从平稳衰减变为阻尼振荡。对于单QD和双QD设置，可以通过实验观察到这种变化。我们的研究结果表明，退相干时间的大幅增加需要非常大的浴极化，和使用其他方法（动态解耦或控制的核自旋分布）可能是更实际的抑制量子点为基础的量子比特的退相干。
2006-11-15 cond-mat.mes-hall
Probing surface noise with depth-calibrated spins in diamond
使用金刚石中的氮空位（NV）中心对目标自旋进行灵敏的纳米级磁共振成像（MRI）将需要对表面的主要噪声进行定量了解。我们探测这种噪声应用动态去耦到校准深度的浅NVs。结果支持NV退相模型的表面浴的电子自旋具有200 kHz的相关速率，远远快于散装N自旋浴。我们的方法相结合的氮δ掺杂生长和纳米级深度成像铺平了道路，研究自旋噪声存在于不同的材料表面。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall
Mean Field Decoupling of Single Impurity Anderson Model through Auxiliary Majorana Fermions
本研究提出借助辅助Majorana费米子对单杂质Anderson模型进行平均场解耦的方法，揭示了零温平衡相变行为及不同淬灭条件下的时间演化规律，推测存在动力学相变分隔两种长时间行为区域。
2025-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin decoherence due to a randomly fluctuating spin bath
我们研究了量子点中自旋与随机涨落核自旋池的超精细耦合引起的退相干。该系统是仿照中心自旋模型与纺丝浴最初是在无限的温度。我们计算的频谱和时间演化的相干因子使用Monte Carlo抽样的确切的本征态通过代数Bethe anasteries。所得到的本征态的精确性使我们能够在全量子力学处理中研究弱磁场的非微扰机制。特别是，我们发现一个大的非衰减分数在零场极限。从强场到弱场的交叉类似于从先前处理的纯初始浴态开始的退相干。我们将我们的结果与一个简单的半经典图像进行比较[Merkulov等人，Phys.Rev.B65，205309（2002）]，并发现令人惊讶的良好一致性。最后，我们讨论了弱耦合自旋的影响，并表明它们最终将导致完全退相干。
2013-08-30 cond-mat.mes-hall
Rotating frame spin dynamics of a Nitrogen-Vacancy center in a diamond nanocrystal
研究了在连续微波激发下，单个金刚石单晶中氮空位（NV）中心的自旋动力学。在微波相位的周期性反转时，我们观察到“所罗门回波”的训练，其有效地将系统相干寿命延长到几十微秒，这取决于微波功率和相位反转率。从一个模型开始，其中NV中心与磁表面上的顺磁缺陷浴相互作用，我们使用平均哈密顿理论来计算其在回波最大值处的振幅的信号包络。有效的拉比和所罗门传播子之间的比较表明，所观察到的响应可以被理解为一种形式的高阶解耦的自旋浴。
2011-10-11 cond-mat.mes-hall
Weak coupling study of decoherence of a qubit in disordered magnetic environments
研究了弱耦合量子比特与受抑自旋池的退相干。我们专注于自旋浴描述的经典伊辛自旋玻璃和量子随机横向伊辛模型，已知有复杂的热力学相图作为外部磁场和温度的函数。使用数值和分析方法相结合，我们表明，浴初始在热平衡，所产生的退相干是高度敏感的耦合到环境的性质，是定性不同的相图的不同部分。我们发现，当随机横向伊辛模型浴准备在一个初始状态，其特征在于由一个有限的温度顺磁体的一个意想不到的强非马尔可夫衰减的相干性。这是相反的指数衰减（马尔可夫）预计在有限温度顺磁相的自旋浴通常的情况下，从而说明了相互作用的量子自旋浴的潜在的非平凡的动力学的重要性。
2010-07-13 cond-mat.mes-hall
