Canonically consistent quantum master equation for proton-transfer reactions
University of Potsdam（波茨坦大学）；University of Exeter（埃克塞特大学）
本文基于CCQME方法研究TAA分子内质子转移，对比HEOM和Redfield理论，揭示Redfield在强耦合下偏离HEOM，而CCQME保持一致性。
2026-07-17 quant-ph
Enhancing the Coherence of a Spin Qubit by Operating it as a Feedback Loop That Controls its Nuclear Spin Bath
在电子自旋量子比特的许多实现中，退相干的主要来源是主体材料的波动核自旋浴。这种浴的缓慢性使其本身成为一种有希望的缓解策略，其中核自旋浴在具有抑制波动的狭窄状态下制备。在这里，这种方法是实现了一个双电子自旋量子位在GaAs双量子点和近十倍的非均匀退相时间$T_2^*$的增加被证明。在随后的测量之间，通过使用量子位作为反馈回路来准备浴，该反馈回路首先通过相干进动测量其核环境，然后根据最终状态将其极化。这个过程导致两个点之间的非零偏振梯度处的稳定固定点，这使得快速通用量子比特控制成为可能。
2010-11-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Increased coherence time in narrowed bath states in quantum dots
研究了核欧弗豪泽场分布窄化对量子点中中心电子自旋退相干的影响。我们用中心自旋模型来描述量子点中的自旋动力学。我们使用解析解的均匀耦合和时间依赖的密度矩阵重整化群（tDMRG）的非均匀耦合。利用这些工具，我们计算了有或没有外部磁场作用于中心自旋的核自旋大浴的中心自旋的动力学。我们研究的重点是初始混合物的影响与狭窄的分布的Overhauser场和施加的磁场的退相干的中心自旋。
2016-09-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Protecting coherence by reservoir engineering: intense bath disturbance
我们提出了一种基于水库工程的方案来保护量子相干性不泄漏到浴池中，即用N个谐振子强烈扰动洛伦兹浴池。我们发现，强烈的扰动改变了浴的光谱，减少了量子位浴的相互作用。通过主方程给出了Lorentz谱的精确时间演化，并计算了量子比特的并发度和生存概率，证明了强Bath扰动对相干性保护的影响.与此同时，通过与旋波近似结果的比较，揭示了反转相互作用对量子比特的动力学效应。
2017-09-08 quant-ph
Trapping quantum coherence with a dissipative thermal bath
在长时间极限下，耦合到耗散环境中的开放量子系统在没有驱动或测量的情况下会失去相干性。反直觉地，我们提供了一个必要条件捕获的相干性的两个能级系统完全与热浴。基于时间局域主方程，发现只要长时间兰姆位移恰好为系统跃迁频率的负值，即使在高温浴下，残余相干性仍然存在。这个条件通常在强耦合甚至超强耦合的情况下都能满足，而这种情况可以通过增加环境温度来缓解。体系与熔池之间的反旋相互作用是产生剩余相干性的必要条件，其大小受体系初始状态和熔池结构的影响。
2022-09-05 quant-ph
Zeno Dynamics and High-Temperature Master Equations Beyond Secular Approximation
讨论了一类由超越久期近似的主方程生成的映射的完全正性。深入分析了这类演化与系统物理性质之间的联系。它还表明，在适当的假设下，芝诺动力学可以诱导，因为浴的高温。
2013-10-16 quant-ph
The Lindblad and Redfield forms without secular approximation derived from Born-Markov master equation and their applications
本文从开放量子系统的Born-Markov主方程出发，导出了有久期近似和无久期近似的Lindblad和Redfield形式。根据文献[1]中的方法，重新计算了浴的谱相关张量（浴关联函数的傅里叶变换）和主方程的两种形式中的系数。[Phys. Rev. A 99，022118（2019）]。它们是复数，而不是传统简化方法得到的实数。利用得到的方程研究了两个模型[一个是开放的三能级量子系统模型，另一个是模拟光合作用反应中心的藻红蛋白545（PE 545）模型]的动力学。复系数的非久期Lindblad和Redfield方程与Born-Markov主方程的动力学结果几乎相同。然而，传统的Lindblad和Redfield方程的结果偏离了开放量子系统的实际动力学。
2019-11-26 quant-ph
Nuclear spin pair coherence in diamond for atomic scale magnetometry
氮空位（NV）中心作为量子信息处理的候选固态系统，其电子自旋相干性受到局域环境引起的磁场涨落的影响。在纯钻石中，环境由数百个C-13核自旋组成，这些自旋在几纳米范围内随机分布，形成一个自旋浴。在自旋浴的影响下控制和延长电子自旋相干性是量子信息处理的挑战性任务。另一方面，对于一个给定的浴分布，它的许多字符编码在电子自旋相干。因此，很自然地提出这样的问题：是否有可能“解码”电子自旋相干性，并提取有关浴结构的信息？在这里，我们表明，在数百个C-13浴自旋，存在强耦合集团，这引起的电子自旋相干的毫秒振荡。通过分析这些振荡特征，可以唯一地确定相干核自旋团簇的位置、取向和耦合强度等关键性质。这种少核自旋团簇的可寻址性扩展了在量子计算中使用金刚石中的核自旋作为量子比特的可行性。此外，它提供了一个新的原型单电子自旋为基础的，高分辨率和超灵敏的检测器的化学和生物应用。
2010-03-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Davies equation without the secular approximation: Reconciling locality with quantum thermodynamics for open quadratic systems
The University of Tokyo（东京大学）；Keio University（庆应义塾大学）
本文推导了符合热力学一致性的量子主方程，适用于与独立相同浴耦合的二次系统，证明准局部Redfield方程与Davies方程一致，无需世俗近似，为量子多体系统的热力学一致描述奠定基础。
2025-07-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Heat flow through the quantum heat valve coupled to ohmic baths via a master equation approach
University of Helsinki（赫尔辛基大学）；Aalto University（阿尔托大学）
本文基于主方程方法构建了量子热阀的非平衡稳态热流模型，通过部分世俗近似提高精度，并解决了共振器双重计数问题，验证了主方程方法在解释实际实验设置中的有效性。
2026-02-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Energetic and entropic effects of bath-induced coherences
量子系统与其周围环境（浴）的不可避免的相互作用并不总是对量子特性有害。例如，在某些特定条件下（我们认为是不可调和的），多体系统可以通过与其浴的相互作用获得内部凝聚力。这种现象最著名的结果就是超辐射。除此之外，对这些浴诱导的凝聚力的系统的热力学效应大多未被探索。我们在这里表明，一个简单的和共同的系统（一对两级系统），充满活力和熵的影响确实可以是戏剧性的和多样化的，包括放大的行动浴，但也减轻。我们的结果可以通过实验来检验。他们认为，洗澡引起的相干性可以用来增强热力学任务，为热机、量子电池充电、自然或人工能量收集系统以及状态准备和保护开辟了有趣的前景。
2019-05-06 quant-ph
Non-Markovian entanglement dynamics in the presence of system-bath coherence
二能级系统的纠缠是通过与热浴接触而演化的，完整的处理必须包括系统和热浴不能完全分离的事实。因此，当实验制备纠缠态时，几乎从未完全包含在理论模型中的系统态和浴态的量子相干叠加总是存在的。我们显示了它们的重要性的时间演化的纠缠耦合到独立的浴两个量子比特。此外，我们的治疗能够处理缓慢和低温的热浴。
2010-04-09 quant-ph
Coherence loss and recovery of an electron spin coupled inhomogeneously to a one-dimensional interacting spin bath: an adaptive t-DMRG study
利用自适应含时密度矩阵重整化群（t-DMRG）方法研究了电子自旋通过超精细型相互作用非均匀耦合到相互作用的一维有限自旋池中的相干演化和回波效应.研究发现，耦合不均匀性和横向槽内相互作用的相互作用导致了两种性质不同的相干演化，即以周期振荡为特征的相干保持演化和完全退相干演化.相应地，在$τ$时刻电子自旋翻转引起的回波效应在周期演化中表现出稳定的重相干脉冲序列，在$\sqrt 2 τ$时刻则表现出单峰值的退相干演化.考虑对角槽内相互作用后，周期区的特征得以保持，而退相干区中的$\sqrt 2τ$型回波效应受到显著影响。为了使实验验证成为可能，哈恩回波包络作为$τ$的函数进行计算，这消除了非均匀加宽效应，并用于识别的不同状态的动态相干演化，周期性与退相干。
2008-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Exact dynamics of first-order system-bath coherence in bilinear bosonic models
Ocean University of China（中国海洋大学）；University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学）；Dalian Nationalities University（大连民族大学）；University of Toronto（多伦多大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本研究求解双线性玻色模型的线性海森堡方程，分析一阶系统-浴相干性的影响因素，提出受泄漏消除算子启发的频率调制方法，可抑制激发泄漏并稳定长时间相干性。
2026-08-13 quant-ph
Protection of center-spin coherence by dynamically polarizing nuclear spin core in diamond
实验研究了动态核极化对金刚石中氮空位中心电子自旋相干性的保护作用。NV中心的电子自旋退相干是由$^{13}$ C核自旋浴的磁场涨落引起的，当处于室温下的平衡态时，磁场涨落对NV中心的电子自旋有很大的热涨落。为了解决这个问题，我们不断地将角动量从电子自旋转移到核自旋，并在Hartman-Hahn条件下将核自旋池抽到极化态。通过观察电子自旋相干时间（$T_2^*$）的延长来验证镀液极化效应。研究了动态核极化（DNP）过程的最佳条件，包括泵浦脉冲宽度和激光脉冲的退偏效应。我们的实验结果为在固态系统中利用极化核自旋浴进行量子信息处理和量子模拟提供了有力的支持。
2013-05-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum dynamics under coherent and incoherent effects of a spin bath in the Keldysh formalism: application to a spin swapping operation
我们发展了开自旋系统极化动力学的Keldysh形式。我们将其应用于描述NMR交叉极化实验的模型中的两个量子比特状态之间的交换。环境是一组相互作用的自旋。对于环境中的快速波动，解析解显示了密度矩阵的量子主方程的长期近似所错过的效果：取决于系统-环境逃逸率和量子二次短时行为的频率降低。考虑浴相关性的完全记忆产生交换频率的渐进变化。
2005-02-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Preservation of Positivity by Dynamical Coarse-Graining
我们比较了不同的量子主方程的约化密度矩阵的时间演化。广泛应用的长期近似（旋转波近似）与Born-Markov近似相结合，生成Lindblad型主方程，确保完全正的和稳定的演化，并且通常很好地适用于光学浴。然而，对于声子浴，预期长期近似是无效的。通常的马尔可夫主方程一般不保持密度矩阵的正性。作为一个解决方案，我们提出了一个动态适应粗粒度的时间尺度的粗粒度的方法。对于一些简单的例子，我们证明，这保留了积分微分玻恩方程的精度。对于大的时候，我们分析表明，长期近似主方程恢复。该方法原则上可以扩展到具有动态变化的系统哈密顿量的系统，这对于绝热量子计算特别感兴趣。我们给出了一些数值例子的自旋玻色子模型的情况下，自旋系统热化迅速，热化没有达到的其他例子。
2008-06-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-secular polariton leakage and dark-state protection in hybrid plasmonic cavities
Politecnico di Torino（都灵理工大学）
研究探讨了等离子体腔体中非世俗极子泄漏和暗态保护机制，提出了一种考虑辐射和吸收损失的主方程，用于描述非世俗干涉效应，并提供了基于极子分裂与库容线宽比的设计准则。
2026-01-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Universal dynamical decoupling of a single solid-state spin from a spin bath
控制单个量子系统与其环境的相互作用是量子科学和技术中的一个基本挑战。通过双轴动力学解耦，我们戏剧性地抑制了金刚石中单个自旋与周围自旋池的耦合。通过量子过程层析成像验证了对任意量子态的相干性。由此产生的相干时间增强被发现遵循一般缩放与去耦脉冲的数量。对于高达136个脉冲的去耦作用没有观察到限制，与自旋回波相比，相干时间增强了25倍以上。这些结果揭示了实验量子科学的新制度，并允许克服实施量子信息协议的主要障碍。
2010-10-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum energy current and quantum coherence of a spin chain in a non-Markovian environment
我们研究了量子自旋链与其周围的非马尔可夫，有限温度浴之间的能量流的时间行为，以及它与系统的相干动力学的关系。具体地说，假设系统和浴最初分别在温度$T_s$和$T_b$下处于热平衡。该模型对研究开放系统中量子系统向热平衡演化起着基础作用。采用非马尔可夫量子态扩散（NMQSD）方程方法计算自旋链的动力学。分析了温浴和冷浴中浴槽非马尔可夫性、温度差和系统-浴槽相互作用强度对能流和相干性的影响。对于这两种情况，我们的计算结果表明，强的非马尔可夫性、弱的系统-浴相互作用和低的温差将有助于保持系统的相干性，并对应于一个小的能流。有趣的是，温水浴破坏了连贯性，而冷水浴有助于产生连贯性。进一步分析了Dzyaloshinskiii-Moriya（$DM$）相互作用和外加磁场对能流和相干性的影响。由于$DM$相互作用和磁场引起的系统能量的提高，能流和相干性都将发生变化。值得注意的是，最低的相干性对应于引起一阶相变的临界磁场。
2022-06-01 quant-ph
Long coherence of electron spins coupled to a nuclear spin bath
量子比特，即量子计算所需的量子力学比特，必须在很长一段时间内保持其脆弱的量子态。在许多类型的电子自旋量子位中，退相干的主要来源是电子自旋与宿主晶格的核自旋之间的相互作用。对于栅极限定的GaAs量子点中的电子，先前的自旋回波测量已经揭示了在低于100 mT的低磁场下约1 $μ$ s的相干时间。在这里，我们表明，在这样的设备的相干性实际上可以生存更长的时间，并提供了一个详细的了解所测量的核自旋诱导退相干。在几百毫特斯拉以上的磁场中，使用单脉冲自旋回波测量的相干时间扩展到30 $μ$ s。在较低的磁场下，回波首先崩溃，但随后在不同核素的相对拉莫尔进动的周期所给定的稍后时间恢复。这种行为是最近预测的，正如我们所示，可以定量地占一个半经典模型的电子自旋动力学的存在下，一个核自旋浴。使用多脉冲Carr-Purcell-Meiboom-Gill回波序列，去相干时间可以扩展到超过200 $μ$ s，这表示与先前的测量相比提高了两个数量级。这种有效的方法来减轻核自旋诱导退相干的演示，使量子纠错阈值触手可及。
2010-05-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-Markovian Dynamics of Quantum and Classical Correlations in the Presence of System-Bath Coherence
我们提出了一个详细的研究在非马尔可夫环境中的相关性的动态，应用层次方程的方法。这种理论处理能够仔细考虑系统-浴相互作用。结果表明，如果我们逐渐降低量子比特之间的相互作用强度，经典关联和量子关联可能会发生交叉和突变。对于某些特殊的初态，甚至会出现经典关联和量子关联之间的突变。
2010-11-23 quant-ph
Decay of Coherence and Entanglement of a Superposition State for a Continuous Variable System in an Arbitrary Heat Bath
我们考虑的情况下，一对粒子最初在一个叠加态对应于一个分离的波包对。我们计算\emph{exactly}这个非高斯状态由于与\emph{arbitrary}热浴相互作用的时间发展。我们发现，一致性不断衰减，正如预期的那样。然后，我们研究纠缠，发现在有限的时间系统变得可分离（不纠缠）。因此，我们看到纠缠猝死在连续变量系统中也很普遍，这应该引起纠缠系统设计者的关注。
2010-05-20 quant-ph
Hierarchical dynamics for system-bath coherence correlation spectrum
提出了量子耗散动力学系统运动方程的准粒子描述。它不仅提供了一种替代现有的形式主义的数学手段，新的协议也明确澄清了辅助密度运营商的物理意义和它们的关系，充分统计溶剂化浴变量。结合标准线性响应理论，进一步构造了系统关联谱的层次动力学形式--浴相干。我们评估了一个示范性的自旋玻色子系统浴模型的谱矩阵。虽然光谱矩阵的个别对角元素描述系统或溶剂化浴相关性，非对角元素表征系统和浴溶剂化动力学之间的相关性。
2013-05-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Spin coherence in strongly coupled spin baths in quasi-two-dimensional layers
本文研究准二维金刚石层中 NV⁻ 自旋与强耦合氮缺陷浴的相干衰减，提出团簇关联展开分区方法，证明薄层可突破体材料高缺陷浓度限制。
2025-02-14 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Entanglement evolution of a spin chain bath in driving the decoherence of a coupled quantum spin
研究了电子自旋通过超精细型相互作用与相互作用自旋链耦合时，自旋链两两纠缠的动力学演化，以及电子自旋与一对链自旋耦合的关联函数对应于电子自旋相干演化的动力学演化.这两个量都表现出周期性和衰减性的演变。自旋池的纠缠对于区分电子自旋的周期性和退相干演化中的零相干状态具有重要意义。自旋池的周期性相干演化表征了整个系统处于相干保持阶段，特别是对于相关的周期性相干演化在无限链长极限下由零值主导的情况，这通常被认为是退相干的实现。
2009-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Non-Markovian Entanglement Sudden Death and Rebirth of a Two-Qubit System in the Presence of System-Bath Coherence
本文利用层次方程，研究了耦合到独立非马尔可夫环境中的两量子比特系统的纠缠动力学。这种新的理论处理方法可以方便地解决非马尔可夫问题，并考虑到系统和浴在初始状态之间的相关性。我们集中计算纠缠的死亡和再生时间点，以获得并发曲线的一般视图，并探讨纠缠动力学行为与耦合强度，噪声浴的特征频率和环境温度。
2010-10-17 quant-ph
Coherence and entanglement of mechanical oscillators mediated by coupling to different baths
本文研究了两个耦合机械振子与两个互不相关的热浴系统在温度分别为$T_1$和$T_2$时的非平衡动力学。我们得到完整的解决方案的海森伯-朗之万方程，这揭示了相干混合的正常模式的振荡器作为其非对角耦合的结果浴。独特的重整化方面所造成的混合进行了讨论。对角和非对角（相干）关联函数的情况下，严格欧姆浴与不同的强，弱耦合制度的耦合得到解析。一个渐近非平衡定态出现，我们得到的相关性和相干性的完整表达式。值得注意的是，在高温下，$T_1 \neq T_2$的经典极限仍然存在。在耦合到同一个谐振腔的振子简正模之间失谐量为零的情况下，相干性保持了对初始条件的长时间记忆。早期时间演化的微扰展开揭示了相干性的出现是振荡器\emph{mediated}的正常模式之间的纠缠的结果，通过它们的耦合浴。这\emph{suggests}纠缠的生存在高温极限为不同温度的浴，这基本上是一个结果的非平衡性质的渐近稳定状态。一个小的失谐和大的$|T_1- T_2|$的平衡设置产生非零的稳态相干性和纠缠在高温极限的浴。
2017-07-06 cond-mat.other quant-ph
Comment on "Steady-State Coherences by Composite System-Bath Interactions"
在最近的一封信中，Guarnieri等人[1]报道了通过单个热浴的单独作用在两能级系统的能量基础中产生稳态相干性（SSC）的可能性，也适用于弱系统-浴耦合，并且由于这种相互作用的复合形式。结果是基于一个没有长期近似的时间局域Bloch-Redfield主方程和相关的Bloch方程组，所有这些都是在参考文献[1]的补充材料（SM）中导出的。我们评论说，作者报告的结果既存在技术缺陷，也存在概念上的局限性，这对他们的一些主要结论产生了重大影响。我们的反对意见主要涉及：（a）计算SSC时出现技术错误（方程式（2）-（4））和（b）与作者所采用的弱耦合主方程有关的负性问题。
2021-06-16 quant-ph
Steady-state coherences by composite system-bath interactions
我们确定的充分条件之间的相互作用哈密顿量的结构的二能级量子系统和热浴，没有任何外部驱动或相干测量，保证产生稳态相干（SSC）。这种方法得到的SSC与系统的初始状态无关，因此可以认为初始状态是不相干的。我们详细描述了这种现象的第一个分析在弱耦合制度的两个范例模型，然后在更复杂的复杂系统的数值没有任何假设的耦合强度。在所有这些情况下，我们发现SSC变得越来越重要，因为浴冷却下来。因此，这些结果可以在许多实验平台上直接验证。
2018-08-08 quant-ph
Engineering a heat engine purely driven by quantum coherence
量子相干性对量子热机的性能是有利还是有害的问题已经被彻底研究，但仍然没有决定。为了隔离相干性的贡献，我们分析了一个纯粹的相干性驱动的量子热机，一个设备，不包括任何热流在热力学循环的性能。该引擎由多量子位系统的相干性提供动力，其中每个量子位通过使用Jaynes-Cummings模型与相干浴相互作用而充电。我们证明，最佳的相干充电，因此可提取的工作时，实现的相干浴有一个中间程度的一致性。在我们的模型中，当使用四个带电量子比特的副本时，可提取的功最大化。同时，引擎的效率，由每个输入相干流的可提取的工作，通过避免被存储在系统浴相关性，是不可访问的工作，被优化。我们数值计算发现，最高的效率是获得较低的温度和较弱的系统浴耦合比最佳的相干充电。
2023-01-31 quant-ph
Quantum correlations and coherence between two particles interacting with a thermal bath
研究了晶格中两个自由无自旋粒子与公共量子声子池相互作用时产生的量子关联和相干。使用马尔可夫方法求解简化的密度矩阵。我们表明，浴诱导粒子之间的相关性。研究了镀液诱导的相干性，计算了密度矩阵的非对角元素、时空色散、纯度和量子互信息。我们发现一个特征的时间尺度指出，当这种相干性是最大的。此外，在相空间（晶格）中的Wigner-like分布被引入作为由热浴引起的总相关性和相干性的量子性的间接指标。Wigner函数的负体积也表现出与我们所发现的时间尺度一致的行为，粒子的轮廓没有得到高斯分布，并且观察到作为浴诱导相干的结果的干涉图案。随着熔池温度的降低，紧束缚模型的弹道行为得到恢复。几何量子不和谐的计算，表征的相关性的性质。
2017-05-09 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Coherence and control of quantum registers based on electronic spin in a nuclear spin bath
我们考虑一个协议，用于控制几个量子位寄存器，包括一个电子自旋嵌入在核自旋浴。我们展示了如何从环境的其余部分中隔离出几个近端核自旋，并将它们用作潜在可扩展的量子信息处理器的构建块。我们描述了如何相干控制技术的基础上磁共振方法可以适应这些电子-核固态自旋系统，不仅提供有效的，高保真度的操作的寄存器，但也从自旋浴去耦。作为一个例子，我们分析了可行的性能和实际的限制，在一个现实的设置与金刚石中的氮空位中心。
2009-01-05 quant-ph
Coherence of an extended central spin model with a coupled spin bath
本文研究了一个扩展的中心自旋模型，其中各向同性的最近邻自旋交换相互作用的浴自旋。该系统可通过分别施加在中心自旋和浴上的外部磁场来控制。我们构造了Hilbert空间的基组，并将扩展模型的Hamilton表示成一系列的$2\times2$块矩阵，成功地得到了模型的精确解.在此基础上，研究了中心自旋的相干性和自旋极化。我们发现，如果浴自旋之间的耦合是反铁磁的，中心自旋在低温下具有良好的相干性和极化性。此外，在中心磁场和熔池磁场强度取相同值的临界点处，退相干被大大抑制。当中心自旋的初始态是非极化的时，发现了退相现象。
2020-07-05 cond-mat.str-el quant-ph
Generating steady quantum coherence and magic through an autonomous thermodynamic machine by utilizing a spin bath
如果我们要建造实用的量子器件，在环境中产生稳定的量子性是至关重要的。我们提出了一个方案，通过与另一个量子比特系统的相互作用，产生稳定的相干性和魔术的量子比特系统连接到一个热浴在一定的温度。在这个模型中，在减少的量子位中的相干生成总是可能的。附着在热浴上的简化量子位中的稳定相干性可以用于增强量子吸收制冷机的后续瞬态性能。对于生成魔术的情况下，这是量子资源，负责实施的门，这是不通过稳定器计算模拟，我们表明，存在一个临界温度的热浴超过它是不可能创建魔术减少量子位连接到热浴。在临界温度以下，量子比特之间的相互作用强度必须在一定范围内，才能产生魔法。我们还注意到，通过增加第二量子位与自旋浴的耦合强度，以重置概率为代表，保持第一量子位与热浴的耦合强度固定，可以增加热浴的临界温度以产生魔法。
2018-05-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Power and Efficiency of a Thermal Engine with a Coherent Bath
我们考虑一个由重复的弱相互作用驱动的量子引擎，它与一个热浴的全同三能级原子。该模型首先由Scully等人[Science，2003]引入，其表明能量简并基态之间的相干性作为热力学资源，其允许具有相干性依赖的热化温度的热循环的操作。我们认为一个类似的发动机的准静态限制，并发现基态的相干性也决定了热化率，因此增加输出功率和发动机效率只有当热化温度降低，揭示了一个更微妙的角度一致性作为一种资源。这允许我们通过调整相干性和相对冲程持续时间来优化输出功率。
2019-09-24 quant-ph
Supremacy of incoherent sudden cycles
本文从理论上研究了一种基于两个不同热浴交替耦合的二能级系统的制冷机。耦合的调制是通过调谐TLS的能级间距来实现的。我们发现，TLS，这避免了量子相干性，创建有限的冷却功率的突然循环中的浴之一，即作为一个冰箱，即使在无限的工作频率的限制。相比之下，在突然膨胀和压缩中产生量子相干性的循环导致两个浴的加热。我们提出了一种驱动方法，避免创建一致性，从而恢复在这个系统中的冷却。我们还讨论了基于超导量子位耦合到耗散LC谐振器的循环的物理实现。
2019-05-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Characterizing spin-bath parameters using conventional and time-asymmetric Hahn-echo sequences
通常由多脉冲控制序列执行的自旋浴噪声表征对于理解固态中的大多数自旋动力学是必不可少的。在这里，我们从理论上提出了一种方法，用于提取具有已知频谱的噪声源的特征参数，使用单个修改的哈恩回波序列。通过改变脉冲的施加时间，测量可寻址自旋的相干曲线，并将衰减系数拟合到我们导出的理论函数，我们提取表征噪声的物理性质的参数。假设一个洛伦兹噪声谱，我们说明了这种方法提取的相关时间浴的氮顺磁性杂质在金刚石，其耦合强度的氮空位中心的可寻址的自旋。考虑到具有$5\%$测量误差的实际实验场景，可以以$\sim 10 \%$的精度提取参数。该方案对于具有比非均匀相干时间（$T_2^*$）大两个数量级的自然均匀相干时间（$T_2$）的样本是有效的，并且当进一步平均不相关时减轻技术噪声。这种单脉冲噪声表征除了有可能将实验时间减少一个数量级之外，还可以最大限度地减少长时间尺度漂移和累积脉冲缺陷和数值误差的影响。
2020-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Synthesizing and multiplexing autonomous quantum coherences
本文提出一种仅耦合玻色子浴的自旋系统方法，通过避免反作用破坏效应，非微扰地合成并多路复用量子相干性，以克服先前限制并用于原理验证实验。
2024-06-25 quant-ph
Open quantum systems coupled to finite baths: A hierarchy of master equations
一个开放量子系统与一个无限大的浴接触，接近平衡，而浴的状态保持不变。如果浴是有限的，开放系统仍然松弛到平衡，但它诱导浴状态的动力学演化。在这项工作中，我们研究了开放量子系统与有限浴接触的动力学。我们得到了一个层次的主方程，包括更多的动态信息的浴，提高其精度。例如，作为最不准确，但最简单的描述的层次，我们得到传统的玻恩马尔可夫长期主方程。值得注意的是，即使浴能量的测量是不完美的，这不仅是更现实的，而且统一的理论描述，我们的框架工程。此外，我们详细讨论了这种形式主义的一个特定的非相互作用的环境中，玻尔兹曼温度和库博-马丁-施温格关系自然出现。最后，我们应用我们的主方程的层次来研究中心自旋模型。
2022-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Finite-time quantum Otto engine with a squeezed thermal bath: Role of quantum coherence and squeezing in the performance and fluctuations
考虑一个有限时间量子Otto热机，它由两个等容（热接触）过程和两个幺正驱动冲程组成，在等容过程中，系统交替地耦合到一个热的压缩热库和一个冷的热库，在幺正驱动冲程中，系统与这两个热库隔离，系统的冯诺伊曼熵保持恒定.量子内摩擦和相干都是沿着驱动冲程产生的，并且在有限时间热等容线之后相干不能被完全擦除。使用全计数统计，我们提出的概率分布函数的热注入和总的工作，每个周期，这是依赖于沿每个过程的持续时间。在此基础上，我们导出了包含相干、压缩、内摩擦和有限时间热交换效应的二能级热机的总功、热效率、熵产生和功涨落等热力学量的解析表达式。然后，我们数值确定的热力学量和波动使用的参数在实验中实施。我们的结果澄清了相干和压缩的作用，在量子奥托引擎的性能和波动。
2022-05-26 quant-ph
Observing coherence in an incoherent paramagnetic nitrogen spin bath
本文利用金刚石NV色心测量非极化P1中心的自旋相干性，通过周期性塌缩与复苏信号揭示其与$^{13}$C核自旋的偶极耦合，并证明NV色心与P1自旋耦合到独立的核自旋系综，展示了非极化暗态自旋在环境信息提取和多体相互作用研究中的价值。
2023-11-30 quant-ph
Numerical implementation of the partial secular approximation and unified master equation in structured open quantum systems
University of Helsinki（赫尔辛基大学）；Aalto University（阿尔托大学）
本文提出了一种通用代码，用于计算结构化开放量子系统中红菲尔德方程的部分世俗近似，并能重现统一主方程，以更准确地描述开放量子系统的动力学行为。
2025-11-28 quant-ph
Magnons at low excitations: Observation of incoherent coupling to a bath of two-level-systems
集体磁激发模式，磁振子，可以相干耦合到微波光子在单激发极限。这使得可以获得磁振子的量子特性，并在量子信息处理中开辟了一系列应用，其中固有磁振子线宽表示量子谐振器的相干时间。我们的测量系统包括一个钇铁石榴石（YIG）球和一个三维（3D）微波腔在温度和激发功率典型的超导量子线路实验。我们进行光谱测量，以确定在这些实验条件下的磁振子相干的限制因素。使用输入输出形式主义，我们提取的磁振子线宽$κ_\mathrm{m}$。我们将在最低温度和激发功率下的相干时间的限制归因于近共振两能级系统（TLS）的非相干损耗，这是在这些实验条件下从超导电路中已知的一种通用损耗机制。我们发现，当激发功率从量子激发增加到多光子激发时，TLS饱和，它们对线宽的贡献消失。在较高的温度下，TLS热饱和和磁振子线宽减小以及。
2019-11-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence induced by a sparse bath of two-level fluctuators: peculiar features of $1/f$ noise in high-quality qubits
本文研究了稀疏双能级涨落子浴对高质量量子比特的退相干作用，发现尽管不同浴实现产生相似的$1/f$噪声功率谱，但相干时间差异巨大，且仅由少数特殊涨落子主导。
2024-04-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Observing collisions beyond the secular approximation limit
通过量子相干性的能量转移在各种自然现象和技术应用中起着至关重要的作用，例如人类视觉，光捕获复合物，量子热机以及量子信息和计算。了解这些现象中涉及的长寿的连贯性需要一个详细的建模系统浴相互作用超越了所谓的世俗和/或马尔可夫近似。尽管在过去的几十年里，对非长期动力学的理解在理论上不断取得进展，但仍然缺乏令人信服的实验观测。本文以激光作用下的分子转子为模型系统，从实验上揭示了热碰撞引起的分子转动弛豫的非久期动力学过程。具体而言，在气相分子的旋转相干性进行了系统的探讨和最近发现的旋转排列回波特征的消相干和耗散过程，只能解释的非长期量子主方程建模分子碰撞。
2019-12-07 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Quantum Reciprocity: A Structured-Bath Hamiltonian for Coherent Amplification
本文提出有限结构化浴哈密顿量，利用同源微观耦合统一耗散与反馈，并通过六量子比特数值模拟验证从耗散到放大的可控转变，为以架构互易性保持宏观相干性提供基础。
2025-10-20 quant-ph
Local coherence by thermalized intra-system coupling
本研究提出利用两能级系统间工程化相互作用的新方法，通过系统经弱耦合热浴热化后自主生成量子相干性，可达到最大相干值，优于工程化系统-浴耦合法，能降低量子传感相位估计误差，推动自主量子传感发展。
2023-12-15 quant-ph
Coherence properties of NV-center ensembles in diamond coupled to an electron-spin bath
本文利用CCE方法系统计算了金刚石NV色心系综在0.1-100 ppm电子自旋浴浓度下的退相干性质，揭示了文献中T2相干时间显著偏差源于平均与拟合程序选择，为中心自旋问题提供了可靠快速的模拟指导。
2024-09-10 physics.comp-ph quant-ph
Steady bipartite coherence induced by non-equilibrium environment
我们研究了两个耦合二能级原子与由两个不同温度的热浴组成的非平衡环境相互作用的稳态。具体地说，我们分析了四种情况下，关于原子和热浴之间的相互作用的配置。传统的主方程采用久期近似，即使在非平衡环境下也忽略了稳态相干性。当采用主方程时，没有久期近似，我们发现在我们的模型中，由系统哈密顿量的本征向量所张成的约化密度矩阵中的非对角项所表示的系统相干性，在长时间的退相干演化后仍然存在.系统中残余相干性的绝对值依赖于系统和热浴之间的相互作用通道的不同配置。我们发现，当两个原子共振时，可以获得大的稳态量子相干性项。在原子浴相互作用通道存在下，量子相干性的绝对值减小。我们的工作为非平衡环境下微观量子系统的稳态相干机制提供了新的思路。
2017-11-28 quant-ph
Non-Markovian environment induced anomaly in steady state quantum coherence
该研究基于微观系统—浴耦合模型，揭示非马尔可夫环境中SSQC因产生与破坏机制竞争而出现峰值，并可由环境压缩进一步增强。
2024-07-04 quant-ph
Enhanced steady-state coherence via repeated system-bath interactions
系统-浴槽相互作用中稳态相干的出现证明了量子效应可以在没有外部驱动的情况下出现。这样的SSC可以成为在应用中展示量子优势的资源。如果目标系统重复与独立且不相关的浴元素相互作用，我们预测会产生SSC。为了描述它们的行为，我们使用碰撞模型方法的系统浴相互作用，其中系统与一个浴元素（最初在一个不相干的状态）的时间，渐近（在快速碰撞制度）模仿宏观马尔可夫浴耦合到目标系统。因此，SSC在性质上看起来与使用连续马尔可夫浴相同。我们确认，存在的复合系统浴相互作用下的行波近似（RWA）的碰撞模型中使用的热资源生成SSC的必要条件。值得注意的是，我们表明，SSC大幅增加，如果目标系统共同与一个以上的浴元素的时间。与靶系统共同相互作用的浴元素已经很少，足以在非零温度下以可容忍地降低最终状态纯度为代价来增加SSC。从热力学的角度来看，在我们的碰撞模型中的SSC生成不可避免地与达到稳态所需的非零功率输入（以及因此耗散到浴中的热量）相关联，尽管与依赖于SSC非生成相互作用的情况相比，这种能量成本可以更低。
2022-11-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Coherence of single spins coupled to a nuclear spin bath of varying density
研究了不同13 C核自旋浓度的金刚石晶格中单电子和核自旋的动力学。结果表明，在致密的核自旋团簇中相干控制多达三个核是可行的。比较分析了原子核自旋Bell态的自由感应衰变和13 C原子核自旋的单核相干性。随着核自旋浓度的增加，自由感应衰减时间T_2 ~* 和相干时间T_2减小，对于核自旋浓度耗尽的金刚石材料，电子自旋的T_2 ~* 可达30微秒，T_2可达1.8ms。T2* 的~（13）C浓度依赖性可以用费米接触和晶格中原子核的偶极相互作用来解释。已经发现，T2大约以1/n的形式减小，其中n是13 C浓度，正如对于与核自旋浴相互作用的电子自旋所预期的那样。
2009-05-05 quant-ph
Evolution of coherence and non-classicality under global environmental interaction
一个主方程已被构造为一个全球系统浴相互作用的情况下，以及存在的非马尔可夫噪声。对于无记忆情形，精确求解了高温零温热环境下的两个量子比特的典型态。对于非马尔可夫模型，它已经解决了零温浴。在存在上述相互作用的情况下，观察到了量子相干性和纠缠的演化。我们发现，系统浴相互作用的全球部分补偿的退相干，导致相干和纠缠衰减减慢。对于一个适当定义的极限情况下，相干性和纠缠显示冻结行为的高温浴。在零温浴的情况下，上述相互作用不仅稳定了非经典关联，而且在有限周期内增强了它们。对于记忆依赖的情况，我们已经看到，全局相互作用增强了从环境到系统的信息回流，因为它增强了相干和纠缠的再生。我们还研究了利用上述过程产生量子费舍尔信息的问题。基于量子态的非对易性，考虑了一种直观的非经典性度量。在量子性和相干性方面，已经发现了生成的量子费舍尔信息的界限。这使我们对量子费舍尔信息作为非经典性的度量有了新的理解。
2018-08-06 quant-ph
