Mapping Electronic Decoherence Pathways in Molecules
本研究开发了一种利用共振拉曼光谱分离分子发色团电子退相干路径的策略，揭示了分子振动和溶剂对退相干的定量贡献，为建立分子结构与量子退相干联系提供了新方法。
2023-12-30 physics.chem-ph quant-ph
On the precise connection between the GRW master-equation and master-equations for the description of decoherence
我们指出，著名的GRW主方程是不变的平移下，反映了空间的均匀性，从而提供了一个特定的实现一般类的修正协变马尔可夫主方程。这样的主方程通常用于描述由于系统和环境之间的动量传递而引起的退相干。在此基础上，我们展示了GRW主方程和退相干主方程之间的确切关系，进一步提供了一个形式上等价于GRW主方程的碰撞退相干模型。这允许直接比较相关参数的数量级。这种形式上的类比不应该导致对这两个研究领域完全不同的精神的混淆，特别是必须强调的是，退相干方法并不能解决测量问题。然而，建立在这个类比的基础上，讨论了扩展自发局域化模型以避免无限能量增长的可行性。除了一个特殊的情况下考虑的文件中，它似乎放大机制一般被破坏这样的修改。
2007-01-29 quant-ph
Can increasing the size and flexibility of a molecule reduce decoherence and prolong charge migration?
本研究利用从头算半经典动力学发现，在丙炔醛类似物中延伸碳骨架能通过增加空穴混合和消除特定振动模式的退相干贡献，反而减缓退相干并延长电荷迁移。
2025-01-24 quant-ph
Decoherence in ion traps due to laser intensity and phase fluctuations
我们考虑一个源的退相干的单个囚禁离子由于强度和相位的波动，在激发激光脉冲。为了简单起见，我们假设所涉及的随机过程是白噪声过程，这使我们能够给出一个简单的主方程描述这个源的退相干。这个主方程在噪声上取平均，并且足以描述当内部运动和电子运动之间交换能量时探测电子布居中的振荡的实验结果。我们的结果是在很好的定性协议与最近的实验和预测的退相干率将取决于振动量子数在不同的方式取决于使用的振动激发边带。
1997-10-20 quant-ph
Electronic coherence dynamics in trans-polyacetylene oligomers
通过在平均场混合量子经典近似下计算电子和振动自由度的耦合动力学，明确地计算了反式聚乙炔低聚物中的电子退相干过程。的低聚物所描述的SSH哈密顿量和退相干的效果被纳入传播的量子经典轨迹的初始条件通过采样的维格纳分布的核自由度的合奏。对于不同长度的链，考虑了基态和激发态之间以及成对激发态之间叠加的退相干，并根据电子约化密度矩阵非对角元素中出现的核重叠函数讨论了动力学。对于长的寡聚物，相干性的损失发生在几十飞秒内。这个时间尺度由核重叠的初始衰变和粒子数衰变到其他电子态决定，对所考虑的叠加类型和类别相对不敏感。相比之下，对于较小的低聚物，退相干时间尺度强烈依赖于最初选择的叠加，叠加可以衰减快至50 fs，慢至250 fs。长寿命的叠加是这样的，很少的人口转移到其他电子状态，振动动力学是相对和谐的。
2012-03-29 quant-ph
Quantifying fermionic decoherence in many-body systems
电子退相干的实际措施，称为蒸馏纯度，适用于多体系统的介绍。虽然电子退相干的通常测量（例如纯度）采用通常不可用的完整的$N$ -粒子密度矩阵，但蒸馏纯度是基于$r$ -主体约化密度矩阵（$r$ -RDM），其是更容易获得的量。$r$ -主体蒸馏纯度是先前引入的$r$ -主体还原纯度的导数量[I. Franco和H. Appel，J.Chem.Phys.139，094109（2013）]，其测量$r$ -RDM的非幂等性。具体地说，蒸馏纯度利用减少纯度的结构，以提取斯莱特行列式与整数职业定义的一个给定的单粒子基础，组成一个电子状态之间的相干性。通过这种方式，提取的纯度提供了一个实用的平台，以量化在给定的基础上，可用于分析多电子系统的量子动力学相干。的单体和两体蒸馏纯度的精确表达式，并举例说明了该方法的效用通过分析所描述的苏-施里弗-Heeger哈密顿的低聚乙炔的动力学。最后讨论了纯度、折合纯度和蒸馏纯度作为电子相干性度量的优点和局限性。
2017-06-05 quant-ph
Complete complementarity relations: Connections with EPR realism and decoherence and extension to mixed quantum states
波粒二象性是量子系统的一个基本特征。在过去的几年里，在正式量化这些量子特征方面取得了很大进展。量子密度矩阵的性质导致了单量子混合态的对偶不等式和双量子纯态的三重恒等式，也称为完全互补关系（CCR）。在这篇文章中，我们建立了CCR和EPR（IR）现实主义之间的联系，正如Bilobran和Angelo在[Europhys. Lett. 112，40005（2015）]。此外，对于三重纯态$|ψ_{ABE}\rangle$，利用系统$A$的局域信息及其与辅助系统$B$的经典关联，利用CCR可以得到系统-环境形成纠缠$E_{f}(ρ_{AE})$.此外，我们讨论的背景下出现的指针基础上的退相干过程中确定通过恒定的系统-设备的经典相关性的CCR。我们还获得了纯混合二分量子经典态的CCR。此外，我们还导出了混合二分二量子量子态的CCR，并讨论了它的解释。
2021-08-31 quant-ph
Electronic spin-spin decoherence contribution in molecular qubits by quantum unitary spin dynamics
基于分子电子自旋的量子计算机的实现需要设计具有非常长的相干时间T2的量子比特。失相可以在几个不同的微观途径上进行，在同一时间和不同的制度中活跃。这使得退相过程的合理化并不简单。在这里，我们提出了一种计算方法，能够解决自旋退相干过程的一般合奏自旋。该方法包括在约化希尔伯特空间上的幺正量子自旋动力学的传播。然后我们研究了钒基分子量子比特晶体的自旋退相对磁稀释的依赖性。我们的研究结果显示了远程电子自旋相互作用的重要性和它们对自旋回波信号的形状的影响。
2019-04-02 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Decoherence of entangled kaons and its connection to entanglement measures
我们研究了在Liouville - von Neumann方程中加入退相干项后纠缠K介子系统的时间演化。我们选择作为发电机的退相干的投影到2粒子本征态的哈密顿量。然后，我们将这个模型与CPLEAR实验的数据进行比较，并以这种方式找到退相干强度$λ$的上界。我们还涉及到$λ$的一个有效的退相干参数$ζ$以前在文献中考虑。最后，我们根据不同的纠缠度量，即冯诺伊曼熵$S$，形成纠缠$E$和并发纠缠$C$，讨论了我们的模型，并将退相干参数$ζ$与纠缠损失联系起来：$1 - E$ .
2003-05-28 hep-ph quant-ph
Low temperature decoherence dynamics in molecular spin systems using the Lindblad master equation
针对低温下分子自旋系统的不可逆退相干问题，提出结合开放量子系统与电子结构理论的方法，利用 Lindblad 主方程显式引入电子结构信息预测弛豫速率，为量子信息与传感等领域提供了描述弛豫效应的框架。
2024-11-13 quant-ph
Reduced purities as measures of decoherence in many-electron systems
本文提出了一种基于纯度和约化电子密度矩阵层次的多电子系统退相干测度体系。当多体电子密度矩阵未知并且只有关于电子子系统的简化信息可用时，这些简化的纯度可用于表征常见情况下的电子退相干。从约化电子量定义，约化纯度的解释比通常的（多体）纯度更复杂。这是因为作为约化纯度测量的基础的$r$ -体约化电子密度矩阵的非幂等性可由于退相干或由于电子相关性而出现。为了指导解释，显式表达式提供了一个一般的电子状态的单体和两体约化纯度。使用它们，信息内容和结构的单体和两体约化纯度的建立，和限制的变化，退相干可以诱导阐明。通过分析模型分子系统中的电子退相干动力学，举例说明了减少纯度的实际用途，以了解在多电子系统中的退相干动力学。
2013-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
A First-principles Computational Framework for Quantum Decoherence in Complex Diamond Spin Environments
Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Ajou University（亚洲大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；Korea Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；Korean Research Institute of Standards and Science（韩国计量科学研究院）；Ulm University（乌尔姆大学）；Korea University of Science and Technology（韩国科学技术院）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
该研究开发了结合第一性原理计算与实验验证的框架，揭示金刚石缺陷环境对量子退相干的影响，为优化缺陷基量子材料的退相干提供预测方法。
2026-08-05 quant-ph
Spin decoherence in molecular crystals: nuclear v.s. electronic spin baths
本文利用团簇关联展开方法模拟分子量子比特退相干，发现核自旋仅在电子自旋浓度低于1 mM时成为主导退相干源，并证明氘代样品或动态解耦可实现毫秒级相干时间，凸显分子自旋的量子技术潜力。
2025-04-25 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Intrinsic Decoherence Dynamics in Smooth Hamiltonian Systems: Quantum-classical Correspondence
一个直接的经典模拟的量子动力学的内在退相干的哈密顿系统，其特征在于约化密度算子的线性熵的时间依赖性，介绍。利用解析和计算结果揭示了初始量子态的经典和量子退相干动力学之间的异同。特别是，早期的内在退相干动力学的经典性探索分析使用二阶微扰处理，和退相干率和经典轨迹的稳定性之间的一个有趣的连接揭示在一个简单的近似经典理论的内在退相干动力学。这些结果为研究退相干、量子纠缠动力学和量子混沌提供了新的视角。
2003-05-30 quant-ph
Robust quantum-network memory using decoherence-protected subspaces of nuclear spins
量子寄存器网络的实现是量子科学和技术中的一个突出挑战。我们实验研究了一个网络节点，由一个单一的氮空位（NV）中心的电子自旋超精细耦合到附近的核自旋。我们演示了在一个节点内对五个核自旋量子比特的单独控制和读出。然后，我们描述了存储的量子叠加在单个核自旋下重复应用的概率光节点间纠缠协议。我们发现，存储保真度是有限的，在电子自旋复位失败后的尝试失相。通过将量子态编码到两个核自旋的消相干保护子空间中，我们证明了量子相干性可以保持超过1000次的远程纠缠协议。这些结果和见解为远程纠缠纯化和使用NV中心量子网络节点实现量子中继器铺平了道路。
2016-03-04 quant-ph
Decoherence and Localization in Quantum Two-Level Systems
本文研究和比较了量子二能级系统模型中随机薛定谔方程解的量子跃迁模拟和量子态扩散模拟中的退相干历史方法、环境诱导退相干和定域性质。特别是，我们表明，有一个密切的联系之间的退相干的历史和量子跳跃模拟，补充了与量子态扩散的方法之前注意到的迪奥西，吉辛，哈利韦尔和珀西瓦尔的连接。在退相干历史分析的情况下，详细讨论了近似退相干的程度。
1996-05-31 gr-qc quant-ph
Decoherence of Nuclear Spins in the Proximity of Nitrogen Vacancy Centers in Diamond
本研究针对钻石NV中心附近核自旋退相干问题，通过第一性原理模拟结合实验验证，发现Hahn回波的非平凡振荡并提出新传感模式，还开发出可预测核自旋动力学的通用计算框架。
2023-02-07 quant-ph
Coherence of an Electronic Two-Level System under Continuous Charge Sensing by a Quantum Dot Detector
本研究实验探讨了双量子点中电子二能级系统在连续电荷探测下的量子相干性，发现探测器的反作用引起的退相干率与电子隧穿率近似成正比，理论模型预测值低于实验观测，提示需考虑额外退相干源。
2024-06-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Room-temperature storage of quantum entanglement using decoherence-free subspace in a solid-state spin system
我们实验证明室温存储的量子纠缠使用两个核自旋弱耦合的电子自旋由一个单一的氮空位中心在金刚石。我们实现了对三量子比特自旋系统的通用量子门控制，并在两个核自旋的无消相干子空间中产生了编码的纠缠态。通过注入任意的集体噪声，我们证明了无退相干纠缠态的相干时间比其他纠缠态的相干时间长一个数量级。
2017-11-08 quant-ph
Quantum decoherence by Coulomb interaction
现代量子器件在通信、计量或显微镜领域的性能依赖于量子-经典相互作用，通常用退相干理论来描述。尽管在量子电子学中与长相干时间高度相关，但由库仑力介导的退相干机制尚未得到很好的理解，并且存在几种相互竞争的理论模型。在这里，我们提出了一个实验研究的库仑感应退相干的自由电子在叠加态的双棱镜电子干涉仪接近半导体和金属表面。通过在不同的光束路径分离，表面距离和电导率的对比度损失确定的消相干。为了澄清目前的文献讨论，四个理论模型进行了比较，我们的数据。我们可以排除其中的三个，并与基于宏观量子电动力学的理论取得了很好的一致。研究结果将有助于在新型量子仪器的设计中确定和最小化特定的退相干通道。
2020-01-17 quant-ph
Decoherence alias Loschmidt echo of the environment
量子系统与其环境之间的纠缠导致前者的相干性丧失。总的来说，凝聚力的时间命运是复杂的。在这里，我们建立了一个中央系统的退相干和保真度衰减的环境中的各种情况下，包括能量守恒和耗散耦合之间的连接。我们展示了如何从中央系统中凝聚力的非酉演化中推断出环境的酉时间演化特性。这为在各种情况下测量Loschiral回声开辟了有前途的方法。
2004-05-03 quant-ph
Decoherence of electron spins in isotopically enriched silicon near Clock Transitions
尽管同位素纯化样品在当前实验中的重要性，但使用全量子浴计算的自旋量子位退相干的相应研究很少。同位素纯化消除了研究充分的核旋转浴，通常占主导地位的退相干。我们模拟了硅中电子自旋量子比特在所谓的时钟跃迁（CT）附近的相干性，其中实验具有电子$T_{2e}$时间秒。尽管残余退相干机制明显简单，但这种机制还没有得到很好的理解：支持CT的状态混合也允许来自通常禁止的通道（具有非共振自旋的直接触发器）的贡献的扩散;此外，相应的奥弗豪泽场和其他失谐的幅度和影响还没有得到很好的量化。对于纯磁失谐，我们确定了一个制度，潜在的量子计算，禁止通道被完全抑制，但在共振态的自旋完全释放从奥弗豪泽场和施加的磁场梯度有利。我们表明，通过一般的参数，该制度和高场极限之间的增强是$< 8$，无论密度，而为了50的增强实验测量。我们认为，这种差异可能是由完全非磁性来源的菌株引起的，强调了CT用于隔离和探测不同类型的不均匀性的潜力。我们还确定了一组字段，“偶极重聚焦点”（DRPs），哈恩回波完全重聚焦的偶极相互作用的效果。
2016-01-05 quant-ph
Deterministic quantum state transfer from an electronic charge qubit to a photonic polarization qubit
基于先前提出的通过一对量子点的带内跃迁产生偏振纠缠微波的建议，我们展示了如何使用该设备将未知的单量子比特状态从电子电荷转移到光子偏振自由度。不需要后选择，这意味着量子态转移是确定性发生的。电荷量子比特的退相干导致转移态的保真度随着退相干速率的增加而非单调衰减。
2006-02-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Analytical model of non-Markovian decoherence in donor-based charge quantum bits
我们开发了一个分析模型来描述基于施主的电荷量子比特（qubit）的动力学。结果，量子比特的量子退相干被解析地获得，并显示出非马尔可夫特征：退相干率随时间变化，甚至达到负值，产生电子相干性的非指数衰减和稍后的重相干。所得到的相干时间与温度成反比，从而导致低于材料相关特征温度的低退相干。
2010-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Description of decoherence by means of translation-covariant master equations and Levy processes
在Holevo关于协变量子动力学半群生成元特征的结果的一般框架中考虑了用于描述退相干和耗散的平移协变马尔科夫主方程。建立了经典Lévy过程的特征函数与描述量子系统通过动量转移事件与环境相互作用的质心自由度的统计算符的相干性损失之间的一般联系。与微观物理模型和实验实现的关系被认为是，特别是最近的干涉实验探索经典和量子世界之间的边界集中。
2009-03-04 quant-ph
Decoherence of nuclear spins in the "frozen core" of an electron spin
混合量子比特系统将电子自旋与附近（“邻近”）的核自旋寄存器相结合，为量子信息处理提供了一条有前途的途径，甚至最近在钻石中展示了多自旋纠错协议。然而，对于低温硅中施主原子自旋提供的重要平台，$^{29}$ Si近核自旋的退相干机制还没有得到很好的理解，部分原因是近核自旋位于所谓的“冻结核”区域，施主电子超精细相互作用强烈抑制了核动力学。我们研究了由施主电子周围的冻结核外和冻结核内的量子自旋池产生的中心近核量子比特的退相干，考虑了冻结核外由许多（$\gtrsim 10^8$）弱贡献对组成的超大核自旋池的影响.我们还提出，可能有一个重要的贡献，从几个（顺序$100$）对称定位的核自旋对（“等价对”），这是以前没有考虑到他们的影响是可以忽略不计的冻结核外。如果等效对代表了一个可测量的退相干源，那么核相干衰变就可以提供电子波函数对称性的灵敏探测器。对于磷供体系统，我们获得了“远浴”和“等效对”模型的1秒量级的$T_{2n}$值，证实了硅中邻近核作为非常长寿的自旋量子比特的适用性。
2015-05-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Computational Insights into Electronic Excitations, Spin-Orbit Coupling Effects, and Spin Decoherence in Cr(IV)-based Molecular Qubits
半导体中的点缺陷和掺杂剂在量子信息处理中的巨大成功，促使人们寻找具有类似性质的分子。在大的化学空间中所需性质的灵活性和可调性比固态系统具有很大的优势。Cr（IV）（aryl）$_4$是一个基于Cr（IV）的分子家族，它具有类似于点缺陷的性质，电子自旋态可以被光学初始化、读出和控制。尽管有这样的启动，但仍有很大的空间来增强对分子量子比特至关重要的特性。在这里，我们提供了计算的Cr（IV）为基础的分子，旨在协助有效的分子量子位的化学设计的关键属性的见解。采用多参考从头算方法，研究了Cr（IV）（aryl）$_4$分子在不同配体下的电子态，结果表明零声子线能量与实验相符，自旋三重态和自旋单重态对小的化学扰动非常敏感.通过加入自旋轨道相互作用，我们发现所有分子的单轴零场分裂（zero-field splitting）参数的符号都为负，并讨论了通过非辐射系间穿越的光诱导自旋初始化.我们量化（超）超精细耦合的$^{53}$铬核自旋和$^{13}$ C和$^1$ H核自旋，我们讨论了电子自旋退相干。我们发现，分裂或扩大的电子自旋子级由于超超精细相互作用与$^1$ H核自旋减少了一个数量级时，分子有一个实质性的横向的自旋参数。
2022-10-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph quant-ph
Environment-assisted quantum-enhanced sensing with electronic spins in diamond
基于电子自旋缺陷的固态量子传感器的性能通常受到环境自旋杂质的限制，这些杂质会导致退相干。改进这些量子传感器的一个有前途的方法是将环境自旋转换为有用的传感资源。在这里，我们证明了一个未知的电子自旋缺陷附近的氮空位中心的金刚石作为量子传感器和量子存储器的有效利用。我们首先实验评估的改善磁场传感提供的两个电子自旋的混合纠缠态。我们的研究结果严格强调了增加自旋传感器数量的预期优势与增加控制误差，退相干率和时间开销相关的典型挑战之间的权衡。尽管如此，通过利用自旋缺陷作为量子传感器和量子存储器，其状态可以被重复测量以提高读出保真度，我们可以实现比使用单自旋传感器的性能增益。这些结果表明，有效地利用可用的量子资源可以增强量子器件，指出了一种实用的策略，通过利用环境自旋缺陷实现量子增强传感和信息处理。
2018-11-23 quant-ph
Nuclear spin qubits in a trapped-ion quantum computer
物理系统必须满足许多条件才有资格成为用于量子信息处理的有用量子比特（qubit），包括易于操作、长的退相干时间和高保真度读出操作。由于这些条件很难用单个系统来满足，因此可能需要组合不同的自由度。在这里，我们讨论了一个可能的系统，基于电子和核自旋自由度被困离子。核自旋产生长的退相干时间，而电子自旋在磁场梯度中提供有效的操纵，并且离子的光学跃迁确保选择性和有效的初始化和读出。
2009-04-26 quant-ph
Non-Markovian dynamics of the electronic subsystem in a laser-driven molecule: Characterization and connections with electronic-vibrational entanglement and electronic coherence
激光驱动分子中电子子系统的非马尔可夫量子演化的特征是在电子主方程的正则形式中出现负的退相干率。对于在2 × Nv的二分希尔伯特空间H = Hel × Hvib中描述的受驱动分子系统，我们导出了电子主方程的正则形式，推导出了非马尔可夫性的正则测度和可达态的Bloch体积.我们发现，退相干率之一总是负的，占固有的非马尔可夫性质的电子演化的振动环境。如果电子态g、e之间存在耦合，使得电子布居的演化服从d（PgPe）/dt> 0，则出现增强的非马尔可夫行为，其特征在于两个负的退相干率。分析了电子演化的非马尔可夫性与电子振动纠缠和电子相干的时间行为的关系，发现非马尔可夫行为的增强伴随着纠缠的增加.以Cs2分子中两个电子态的激光脉冲耦合为例，分析了不同强度激光脉冲作用下的非马尔可夫动力学，发现激光脉冲强度越弱，激发的非马尔可夫动力学越强.我们发现，在一个时间间隔内的电子振动纠缠的增加是相关的增长的总量的非Markovianity计算在同一时间间隔内使用典型的措施和连接的布洛赫体积的增加。在脉冲之后，非马尔可夫行为与电子相干性相关，使得电子势中的振动运动减少了核重叠，隐含地增加了纠缠的线性熵，给动力学带来了记忆特性。
2018-11-20 physics.atm-clus quant-ph
Mechanism of decoherence-free coupling between giant atoms
巨原子是超越通常局域耦合的量子光学新范式。在此基础上，提出了一种新型的宽带波导中的无退相干多体哈密顿量。在这里，这些被纳入一个一般的框架（不依赖于主方程），并与正常原子的色散DF哈密顿：这两个计划被证明是对应于定性不同的方式来匹配相同的一般条件抑制退相干。接下来，我们映射到级联碰撞模型（CM）的巨原子动力学，提供了一个直观的解释之间的连接非平凡DF哈密顿和耦合点拓扑。的编织配置示出实现一个计划，其中穿梭系统受到周期性的相位踢介导的DF原子之间的耦合。从CM理论的角度来看，这显示了一个碰撞模型，其中Ancillas有效地实现了系统上的无耗散，最大纠缠的两个量子比特门。
2020-11-10 quant-ph
Hybrid Quantum-Classical Hierarchy for Mitigation of Decoherence and Determination of Excited States
使用由经典计算资源支持的量子设备是实现量子计算的一种有前途的方法。这种混合量子-经典方法的一个示例是变分量子本征求解器（VQE），其被构建为利用量子资源来解决本征值问题，并通过利用经典计算资源来进行具有最小相干时间要求的优化。这些算法已被放置在候选人首先实现至高无上的经典计算。在这里，我们提供了证据的猜想，变分方法可以自动抑制甚至非系统的退相干误差，通过引入一个完全可解的信道模型的变分状态准备。此外，我们展示了如何变分量子经典方法适合在一个更一般的层次结构的测量和经典计算，使人们能够获得越来越准确的解决方案与额外的经典资源。我们证明了数值上的一个样本电子系统，这种方法既可以准确地确定激发电子态，以及减少退相干的影响，而不使用任何额外的量子相干性时间或正式的纠错码。
2016-03-17 physics.chem-ph quant-ph
On Divergence of Decoherence Factor in Quantum Cosmology
为了讨论量子宇宙学中的量子-经典跃迁，我们在一个耦合标量场的Robertson-Walker宇宙模型中研究了退相干因子和Wigner函数的峰值，它们分别代表退相干的程度和宇宙经典运动的定义程度.已知在某些情况下退相干因子是发散的。这意味着完全退相干发生，经典的相关准则失败。本文利用约化密度矩阵的任意性，详细讨论了退相干因子的发散性，得到了退相干因子收敛的约束条件。并结合{ \it系统/环境}分裂的任意性对结果进行了讨论。
1996-02-22 gr-qc quant-ph
Extending the coherence time limit of a single-alkali-atom qubit by suppressing phonon-jumping-induced decoherence
本研究提出完整描述光阱碱金属原子量子比特退相干，发现并抑制声子跳跃诱导退相干，将单铯原子相干时间延长至约20秒，创下纪录。
2025-02-27 physics.atom-ph quant-ph
Solid-state electronic spin coherence time approaching one second
固态电子自旋系统，例如金刚石中的氮空位（NV）色心，在量子信息、传感和计量学方面有着广阔的应用前景。然而，这种固态系统的一个关键挑战是实现比量子自旋操纵协议的时间长得多的自旋相干时间。在这里，我们证明了超过两个数量级的改善，在自旋相干时间（$T_2$）的NV中心相比，以前的测量：$T_2 \approx 0.5$ s在77 K，这使得$\sim 10^7$相干NV自旋操作之前退相干。我们采用动态去耦脉冲序列来抑制由于磁噪声引起的NV自旋退相干，并发现在很宽的温度范围内，$T_2$仅限于纵向自旋弛豫时间（$T_1$）的大约一半，这归因于声子诱导的退相干。我们的结果适用于NV自旋的集合，并且不依赖于特定NV的最佳选择，这可以推进量子传感，使压缩和多体纠缠在固态自旋集合中，并打开一条路径来模拟大范围的驱动，相互作用主导的量子多体哈密顿量。
2012-12-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
On correlation approach to scattering in the decoherence timescale - Towards the theoretical interpretation of NCS and ECS experimental findings
我们提供了一个“第一性原理”的描述散射开放量子系统的Lindblad型动力学。特别是，我们考虑的情况下，散射过程的持续时间是类似的顺序作为散射体的退相干时间。在相当一般的条件下，得到了如下新的结果：不可逆的时间演化可能导致系统的跃迁率降低，这是由散射引起的。这相当于散射强度的不足。文中还提到了与凝聚态质子的中子和电子康普顿散射实验结果的可能联系。
2007-02-05 quant-ph
An Almost Analytical Approach to Simulating 2D Electronic Spectra
我们引入了一种近似解析的方法来模拟二维电子光谱，将其作为对应于特定光脉冲序列的非线性响应函数（NRF）的双重傅里叶变换。我们采用了一个酉变换来表示在一个固定的基础上，使我们能够单独的贡献，从退相干和声子介导的人口松弛的NRF的总系统哈密顿。以前，我们中的一个演示了使用的分析，累积展开的方法来计算退相干项。在这里，我们扩展了这个想法，以获得一个精确的表达式的人口弛豫项，一个显着的改进标准的量子主方程为基础的近似。我们通过计算耦合到热浴的两能级系统的光子回波谱来数值证明我们的方法的准确性，并且我们突出了从我们的模拟中获得的机制见解。
2017-05-17 physics.chem-ph quant-ph
Unification of different views of decoherence and discord
宏观行为，如缺乏干涉图案，已被归因于“退相干”，一个词有几个可能的定义，如（1）非对角密度矩阵元素的损失，（2）信息流到环境，（3）互补信息的损失，以及（4）在测量中产生纠缠的能力的损失。在这篇文章中，我们试图统一这些不同的定义，通过提供它们之间的一般定量联系，有效的所有有限维量子系统或量子过程。我们的结果最重要的应用是理解量子不和谐，量子系统之间的相关性的非经典性的措施。我们表明，一些流行的措施不和谐的措施，从净化系统中缺失的信息，从而量化的安全性，这可以说在操作方面的可扩展的安全位。研究结果也给出了一些构造不和谐测度的策略。
2012-03-23 quant-ph
Control of Quantum Dynamics of Electron Transfer in Molecular Loop Structures: Spontaneous Breaking of Chiral Symmetry under Strong Decoherence
量子系统的操纵是许多有前途的量子技术的基础。然而，如何量子力学原理可以用来操纵量子耗散系统的动力学仍然没有答案，因为强烈的退相干效应与周围环境的相互作用所产生的。在这项工作中，我们证明了分子环结构中的电子转移动力学可以通过施加激光场来操纵Floquet工程。尽管有很强的退相，系统的动态自发地打破了环路的手征对称性，在一个可控的方式，随后产生一个强大的稳态电子电流，而无需外部电压。一个指数标度律，涉及的电流的大小的系统-环境耦合强度的数值揭示。手征对称性的破缺以及由此产生的可控的单向电子流动可以用来构建功能分子电子电路。
2019-02-23 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Classical correlations for Generic States are Fragile under Decoherence
量子关联通常会随着噪声的增加而减少，尽管对于具有噪声的特定类别的状态，经典相干因子（CCors）可能会上升。为了分析经典相关（CC）在局部噪声的存在下的行为，我们仔细检查了一组经典相关，公理化的CC措施，如经典不和谐，和Haar均匀生成态的局部工作。像量子相关措施，我们说明，当噪声水平上升时，从随机输入状态获得的噪声输出状态的CC措施的平均值减少的大部分通道。我们还展示了受噪声影响的多体状态的CCors之间的连接，产生和CCors的初始状态，表现出指数，多项式，和恒定的行为作为噪声水平的变化。此外，基于广义N量子比特W态的CCors作为输入，我们确定了一种方法来区分量子信道，即相位阻尼，去极化和振幅阻尼信道。我们还涉及到经典，量子和总相关措施，表现出可比的反应一般状态的退相干。
2022-09-07 quant-ph
Decoherence by Internal Degrees of Freedom
本文考虑一个由耦合粒子组成的复合系统，研究了由于质心自由度与内部自由度耦合而引起的退相干。对于一个简单的模型的两个绑定粒子，我们表明，在一般情况下存在这样的退相干效应，并导致抑制不同路径的质心之间的干扰。对于两个谐波约束的粒子在一维外部势中运动的特殊情况，我们证明了质心和内部自由度之间的耦合可以近似为参数驱动，并且非平凡耦合依赖于外部势的二阶导数。我们找到了这个参数驱动问题的部分解决方案。对于一个简单的干涉实验，由两个波包散射的一个方井，我们进行了数值模拟，并显示了抑制干扰和纠缠之间的质量中心和内部自由度的密切联系。我们还提出了一个措施的复合性，量化的程度，一个复合系统不能近似为一个单一的，不可分割的粒子。我们数值计算这个量为我们的方井示例系统。
2015-12-17 quant-ph
Observation of the Transition from Reversible to Irreversible Decoherence of Mesoscopic Quantum Superpositions
Fuzhou University（福州大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究通过电路量子电动力学实验，证明不可逆退相干是系统与环境多自由度幺正动力学中涌现的现象，对理解量子-经典过渡至关重要。
2026-10-06 quant-ph
Refocusing dipolar interactions between electronic spins of donors in silicon
我们注意到存在一组磁场值，其中一个简单的哈恩回波序列重新聚焦的动态的全偶极相互作用，为自旋系统的电子供体在硅。由于任意耦合强度和任意时间都会发生重新聚焦，这些偶极重新聚焦点（DRP）为调节纠缠提供了新的可能性，这是由于始终存在的自旋偶极相互作用。虽然在测量的热（非极化）自旋系综相干性中，DRP的实验效应将被强烈稀释，但我们研究了由瞬时扩散和直接触发器引起的退相干综合效应引起的相干性衰减中可能的特征
2014-12-08 quant-ph
Non-Markovian decay and dynamics of decoherence in private and public environments
我们研究在一个开放的系统中的衰变过程，强调环境的光谱结构的相关性。考虑了非马尔可夫效应，定量分析了相干演化的退化率。两级系统耦合到不同环境的方式被具体地解决：多个连接到单个浴（公共环境）或单个连接到多个浴（私人环境）。我们通过使用生存概率和Loschirt回声数值评估的衰减率的本地激发。这些速率进行比较，从标准费米黄金法则（FGR）在宽带近似，和自洽的评估，占浴的记忆的情况下，一个精确的分析解决方案是可能的分析结果。我们观察到，出现在公共浴室的相关性引入进一步的偏差，从FGR相比，私人浴室。
2011-08-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of decoherence due to scattering events and Lévy processes
建立了Lévy过程的特征函数与描述量子系统通过动量转移事件与环境相互作用的质心自由度的统计算符的相干性损失之间的一般联系。与微物理模型和最近的实验的关系被认为是，专注于最近观察到的复合泊松过程和高斯过程描述的动态之间的过渡。
2005-10-17 math-ph math.MP quant-ph
Decoherence challenges in Nanoscience: A Quantum Phase Space perspective
Faculty of Sciences, University of Antananarivo（塔那那利佛大学理学院）；Institut National des Sciences et Techniques Nucléaires（国家核科学与技术研究所）；TWAS Madagascar Chapter, Malagasy Academy（马尔加什科学院 TWAS 马达加斯加分会）
本文提出基于量子相空间的框架，用于表征环境选择的指针态并建模退相干动力学，为纳米科学中的退相干问题提供新的理论工具和方法。
2026-07-24 quant-ph
The Physical Basis for Long-lived Electronic Coherence in Photosynthetic Light Harvesting Systems
在光合捕光系统中观察到的长寿命的电子相干性的物理基础是确定使用解析可溶性模型。三个物理特征被发现是负责其长的相干寿命：i）激子状态之间的小能隙，ii）激子状态之间的耦合的小比率的能隙，和iii）的事实，即分子特性的地方，即使在环境条件下的系统在一个有效的低温制度。利用这种方法，我们得到了二聚体模型的退相干时间，FMO参数为$\approx$ 160 fs（77 K）和$\approx$ 80 fs（277 K）。因此，显着的振荡被发现持续600 fs和300 fs，分别与实验和以前的计算。在室温下，发现PC 645具有类似的良好一致性，振荡持续400 fs。得到的解析表达式提供了直接洞察参数依赖的退相干时间尺度。
2011-10-05 physics.bio-ph quant-ph
Effects of finite trapping on the decay, recoil, and decoherence of dark states of quantum emitter arrays
本文研究了有限阱深和光介导力对量子发射体阵列中亚辐射态的影响，发现这些效应会导致衰减率随时间变化、振动能量转移及状态混合，并提出了通过优化阵列配置以减轻退相干的策略。
2025-08-12 physics.atom-ph quant-ph
Exact Calculations of Coherent Information for Toric Codes under Decoherence: Identifying the Fundamental Error Threshold
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文提出退相干拓扑码的相干信息解析表达式，建立了基本错误阈值与随机键Ising模型临界性的严格联系。
2026-03-09 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Dynamics and decoherence in the central spin model using exact methods
研究了量子点中自旋为1/2的电子量子比特通过超精细相互作用与核自旋池耦合的动力学和退相干。我们展示了如何从可积解的精确结果可以用来理解量子比特的动态行为。这是可能的预测的主要频率的贡献和他们的扩大相对一般的初始状态分析，导致相应的衰减时间的估计。此外，对于一个小浴极化，一个新的低频时间尺度观察。
2010-10-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Neutrino Decoherence in Simple Open Quantum Systems
中微子在传播过程中失去相干性，导致振荡逐渐消失。在这项工作中，我们模型的中微子退相干诱导开放量子系统从他们与环境的相互作用。首先，我们提出了两种不同的模型在量子力学框架中，其中的环境被建模为受迫谐振子与白噪声相互作用，或两个级别的系统与随机相位踢。然后，我们看看在量子场论框架中的退相干过程与环境粒子的弹性散射引起的。指数衰减是所有模型的共同特征，这表明退相干过程的普遍性。我们讨论了GKSL主方程的方法，并给出了一个明确的物理意义的Lindblad运营商的连接。我们证明，指数衰减的一致性的普遍性是基于玻恩-马尔可夫近似。在这项工作中的模型是适合于扩展到描述真实的物理过程，可能是非马尔可夫。
2021-04-15 hep-ph hep-th quant-ph
Exact-Factorization-Based Surface-Hopping for Multi-State Dynamics
最近从精确因子分解方法导出的表面跳跃算法，SHXF，[Ha，Lee，Min，J.Phys.Chem.Lett. 9，1097（2018）]在表面跳跃的电子方程中引入了一个附加项，它通过量子动量耦合电子态。这个术语不仅提供了退相干的第一性原理描述，而且在这里，我们表明，当在任何给定时间占据两个以上的状态时，准确捕获非绝热动力学是至关重要的。使用振动耦合模型的尿嘧啶阳离子，我们表明，缺乏这一项在传统的表面跳跃方法，包括那些与消相干校正，导致无法预测的动态通过三态交叉，而SHXF执行类似的多配置时间相关的Hartree量子动力学基准。
2022-02-07 physics.chem-ph quant-ph
Decoherence Effects Break Reciprocity in Matter Transport
量子态的退相干定义了量子世界与经典物理之间的过渡。退相干或类似的量子力学坍缩事件提出了关于量子力学解释的基本问题，并且在技术上是相关的，因为它们限制了量子计算机执行的相干信息处理。我们已经发现，过渡区能够实现一种新型的物质传输。应用这一发现，我们提出了纳米器件中的退相干，随机量子跳跃建模，产生根本上新颖的现象，通过中断的酉动力学的电子波包。具有介观长度尺度的非中心对称导体作为两端整流器具有独特的性质。在这些器件中，巡游电子与杂质作为电子捕获中心的非弹性相互作用导致了一种新的稳定状态，其特征在于两个引线之间的部分电荷分离，或者在闭合电路中产生持续电流。因此，量子世界和经典世界之间的界面为实现一类新的介观电子器件提供了一种新的传输机制。
2021-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Spin wave based quantum storage of electronic spin with a ring array of nuclear spins
提出了一种基于固态的电子自旋量子比特通用存储协议。该方案中的量子存储器是量子点中原子核环形阵列中的自旋波激发。我们证明了电子自旋的任意态所携带的量子信息可以相干地映射到自旋波激发或磁振子态上。通过适当的外部控制，可以可逆地读出存储在量子存储器中的量子态。我们还详细讨论了由于电子自旋与核自旋之间的非均匀耦合而引起的量子退相干机制。
2006-04-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
