Localization in Quantum Walks with a Single Lattice Defect: A Comparative Study
研究了离散时间量子行走中单个晶格缺陷对量子粒子返回几率的影响。在起始位置的这个缺陷由量子硬币模拟，该量子硬币与晶格上的其他缺陷不同。该硬币依赖于量化定位强度的$ω$。对于某些晶格缺陷，我们通过数值计算证明了局域化如何仅依赖于初始量子位的$ω$，以及初始量子位的极向$α$和方位向$β$角.我们提出了一个晶格缺陷，其本地化有额外的依赖于$β+ω$，导致额外的本地化配置文件。我们比较了我们的晶格缺陷的量子行走与早期的，我们讨论了他们的传播和生存概率。
2021-04-23 quant-ph
Ramsauer effect in one-dimensional quantum walk with multiple defects
一维量子行走的实验观测在量子计算中提供了许多令人兴奋的应用，而最近对这些系统中的单相缺陷的理论研究指向与束缚态相关的有趣现象。在这里，我们得到了一个一般的量子硬币在一维多个缺陷的量子行走的解析解，与新的预测的条件为零反射率的散射状态，并存在一个类似的Ramsauer效应的多个缺陷。我们还证明了从零反射态到束缚态的跃迁可以提供一种在束缚态中制备量子行走的方法。提出了类似于薄膜光学系统的应用。
2015-06-24 quant-ph
The defect-induced localization in many positions of the quantum random walk
研究了无限链上离散量子随机游动中概率分布的局部化。在量子无规行走（QRW）的任意位置引入相位缺陷，我们发现量子无规行走中的概率分布出现了局域化。当缺陷位于不同的位置时，量子阱中的概率分布呈现出不同的局域化行为。考虑到局域定常本征态的系数依赖于硬币算子，我们揭示了当缺陷占据不同位置时，QRW中局域概率分布的幅度对硬币算子表现出非平凡的依赖性.
2015-11-12 quant-ph
One-dimensional quantum walks with one defect
CGMV方法允许对一维量子行走状态的局域化性质进行一般性讨论，包括整数和非负整数两种情况。使用这种方法，我们分类，根据这样的本地化性质，所有的量子行走与一个缺陷在原点，提供明确的表达式在原点的渐近返回概率。
2010-10-27 quant-ph
Creation and manipulation of surface code defects with quantum optimal control
本研究针对表面码缺陷创建传统协议依赖绝热动力学的问题，采用量子最优控制技术，突破绝热性限制，实现了缺陷创建及量子计算关键操作，显著提升了操作速度。
2024-06-01 quant-ph
Defect production in nonequilibrium phase transitions: Experimental investigation of the Kibble-Zurek mechanism in a two-qubit quantum simulator
以有限速率通过量子临界点的系统在瞬时哈密顿量的不同本征态之间发生跃迁的概率是有限的。这个机制由基布尔提出，是早期宇宙中拓扑缺陷形成的基本机制，由祖雷克提出，是凝聚态系统的基本机制。在这里，我们使用一个系统的核自旋作为一个实验量子模拟器进行非平衡量子相变。实验数据证实了缺陷形成的Kibble-Zurek机制的有效性。
2017-04-10 quant-ph
Single-point position and transition defects in continuous time quantum walks
我们提出了一个详细的分析连续时间量子行走（CTQW）的位置和过渡缺陷定义在一个单一的点线。得到了行波和束缚态的解析解，为研究CTQW的动力学提供了有价值的见解。束缚态的数目被发现是严重依赖于缺陷参数，和本地化的概率峰可以很容易地通过投影CTQW波函数上这些束缚态。两个束缚态之间的干扰也观察到在过渡缺陷的情况下。CTQW几率在整个传输线上的分布可以通过改变缺陷的位置和跃迁参数来进行微调，从而为系统的精确量子控制提供了可能。
2015-09-06 quant-ph
Evaluation of nitrogen- and silicon-vacancy defect centres as single photon sources in quantum key distribution
本文提出了一种基于金刚石缺陷中心的室温单光子源量子密钥分发（QKD）实验平台。在短自由空间传输线上实现了BB84协议。氮空位（NV）以及硅空位缺陷（SiV）中心的性能进行了评估，并讨论了下一代源的外推与提高效率。
2013-10-04 quant-ph
Adaptive surface code for quantum error correction in the presence of temporary or permanent defects
针对量子比特因制造或高能事件出现缺陷会破坏表面码纠错的问题，提出结合缺陷检测与区域隔离的自适应表面码方法，在有限量子比特开销下保留纠错优势，阈值受影响小，助力大规模量子计算机实现。
2023-07-15 quant-ph
Enhanced spreading in continuous-time quantum walks using aperiodic temporal modulation of defects
Universidade Federal de Uberlândia（乌贝拉巴联邦大学）；Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas（巴西物理研究中心）
研究通过非周期性缺陷调制增强连续时间量子行走的扩散，发现其增强效果受序列自相关和持久性影响，展示了非周期性缺陷调制维持Parrondo效应的新方法。
2025-09-20 quant-ph
Identification and control of electron-nuclear spin defects in diamond
我们通过实验证明了一种在量子探针环境中利用自旋缺陷来放大量子器件的方法。我们遵循这种方法来识别，定位和控制两个电子核自旋缺陷的环境中的一个单一的氮空位中心的金刚石。通过在磁场的不同方向上进行光谱分析，我们提取了超精细和偶极相互作用张量的未知参数，我们使用这些参数来定位两个自旋缺陷，并设计控制序列来初始化、操纵和读出它们的量子态。我们最终在三个电子自旋之间建立了量子相干性，为建立真正的三重纠缠铺平了道路。这种方法将有助于组装多自旋量子寄存器，用于量子传感和量子信息处理。
2020-01-24 quant-ph
Isolated zero mode in a quantum computer from a duality twist
Western Washington University（西华盛顿大学）；IBM Quantum, IBM T.J. Watson Research Center（IBM量子，IBM托马斯·J·沃森研究中心）；Advanced Materials Science and Engineering Center, Western Washington University（西华盛顿大学先进材料科学与工程中心）；Center for Quantum Phenomena, Department of Physics, New York University（纽约大学物理系量子现象中心）
通过在量子计算机中利用Floquet驱动生成并检测孤立零模，揭示了拓扑缺陷与非可逆广义对称性的关联。
2025-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Defects in Silicon Carbide as Quantum Qubits: Recent Advances in Defect Engineering
本综述介绍了可作为量子比特的碳化硅缺陷，梳理了硅空位、双空位等核心缺陷类型及多种制备技术，为该领域青年研究者提供入门参考。
2025-04-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Ab Initio Study of Erbium Point Defects in 4H-SiC for Quantum Devices
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
本文通过密度泛函理论研究4H-SiC中铒点缺陷，揭示其在量子技术中的潜力，为量子设备开发提供材料支持。
2026-03-16 physics.comp-ph quant-ph
Quantum artificial vision for defect detection in manufacturing
Multiverse Computing；Ikerlan Technology Research Centre（Ikerlan技术研究中心）；Donostia International Physics Center（多诺斯蒂亚国际物理中心）；Ikerbasque Foundation for Science（Ikerbasque科学基金会）
本文提出使用NISQ设备的量子计算机视觉算法（QSVM和QBoost）检测制造汽车零件缺陷，实验证明其优于经典算法，是制造生产线中量子视觉系统的首次工业应用。
2024-01-05 cs.LG eess.IV quant-ph
Reliable quantum circuits have defects
现有技术的量子计算架构建立在使用可扩展但有故障的量子硬件结合能够容忍高错误率的有效纠错码的决定上。这一决定的预期效果是，第一台大规模实用量子计算机即将问世。掌握准备可靠执行任意量子计算的策略和挑战并不困难。此外，文章还解释了为什么缺陷是好的。
2019-02-11 cs.ET quant-ph
Midgap state requirements for optically active quantum defects
光学活性量子缺陷在量子传感、计算和通信中起着重要作用。半导体基质中这些量子缺陷的电子结构和单粒子能级被用来理解它们的光电性质。光学激发是其初始化和读出的核心，与被占据和未被占据的单粒子状态之间的跃迁有关。通常认为，只有在带隙内引入能级并且远离带边的量子缺陷才是量子技术感兴趣的，因为它们模仿嵌入宿主中的孤立原子。从这个角度来看，我们反驳了这一共同的假设，并表明，光学活性缺陷的能级接近带边可以显示类似的属性。我们强调的量子缺陷，激发通过过渡到或从带状水平（束缚激子），如T中心和硒$\rm _{Si}^+$在硅。我们还提出了如何缺陷，如金刚石中的硅双空位，可以涉及的导带以上或价带以下的局部水平之间的过渡。放宽对量子缺陷的电子结构的通常假设的要求，为量子缺陷的设计和发现提供了机会，特别是在诸如硅的较小带隙宿主中。我们讨论了在这个制度的光致发光或辐射寿命的工作温度方面的挑战。我们还强调了这些替代类型的缺陷如何在理论发展和基本理解方面带来自己的需求。这种观点阐明了量子缺陷的电子结构要求，并将促进量子应用的新色心的识别和设计，特别是由第一原理计算驱动的。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quantum Instrumentation Control Kit -- Defect Arbitrary Waveform Generator (QICK-DAWG): A Quantum Sensing Control Framework for Quantum Defects
本文提出开源框架 QICK-DAWG，扩展 QICK 以支持基于 RFSoC FPGA 对金刚石氮空位等量子缺陷的量子控制与测量，实现多种读出和脉冲序列表征功能，显著降低量子传感的进入门槛和成本。
2023-11-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Critical crossover phenomena driven by symmetry-breaking defects at quantum transitions
我们研究了连续量子跃迁（CQT）中的破缺缺陷的影响，这可能是由耦合到序参量算符的局域外场引起的。在重整化群（RG）和有限尺寸标度框架内解决了这个问题。我们考虑了在CQT处的一维量子伊辛模型，在存在破坏全局${\mathbb Z}_2$对称性的缺陷的情况下。我们表明，这种缺陷可以引起显着的临界交叉制度的基态属性经历了重大而迅速的变化，从对称条件下，突破边界。通过分析与缺陷强度的微小变化相关的基态保真度，实现了对这些由缺陷驱动的交叉现象的有效表征。在临界交叉制度，保真度的敏感性表现出幂律发散时，增加系统的大小，相关的RG尺寸的缺陷强度;相反，在临界缺陷制度之外，它仍然是有限的。我们支持RG缩放参数的数值结果。
2022-01-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
A substitutional quantum defect in WS$_2$ discovered by high-throughput computational screening and fabricated by site-selective STM manipulation
本文通过高通量第一性原理计算筛选WS₂中700多种替位缺陷，发现中性钴替位硫（Co_S⁰）为最有前景的量子缺陷，并用STM位点选择性操控成功制备，实验电子结构与理论一致，展示了计算筛选与新型合成结合设计量子缺陷的路径。
2024-11-20 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Probing zero-modes of defect in Kitaev quantum wire
具有开边界的Kitaev量子线模型具有两个Majorana边模。当缺陷位置上的局部化学势远高于其他位置上的化学势和跳跃能时，电子跳跃在该位置被阻挡。我们发现，在一个封闭的KQW的存在这样的缺陷也会引起两个低能量模式，这可以模拟的边缘模式。当缺陷的局部化学势增大到无穷大时，缺陷模的能量消失为零。我们发展了一个量子朗之万方程来研究KQW的输运，包括开的和闭的情况。我们发现，当导线与缺陷旁边的位置接触时，在微分电导谱中可以观察到零偏置电压附近的两个分裂峰。而如果引线与量子线的主体接触，远离缺陷或开放边缘，我们不能观察到任何零偏置峰。
2013-12-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Graphane with carbon dimer defects: Robust in-gap states and a scalable two-dimensional platform for quantum computation
我们研究了缺陷石墨烷晶格的能级结构，其中碳二聚体缺陷是通过去除两个最近邻碳位点上的氢原子而产生的。在石墨烷的体绝缘间隙内出现了鲁棒的缺陷态。而对于化学计量半填充系统，有两个双简并缺陷能级，有四个非简并和自旋极化的间隙缺陷能级在系统中，一个电子小于半填充。通过光脉冲和\emph{ac}磁场触发缺陷态之间的共振跃迁，可以在缺陷石墨烷晶格中实现通用的量子门集合。占据和空的间隙状态之间的相当大的能量分离使得能够在室温下进行精确控制。带隙态的空间局域性意味着极高面密度的量子比特网络。基于这些结果，我们提出，石墨烯作为一个独特的平台，可以用来构建未来的通用量子计算机。
2019-02-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum information entropy of heavy mesons in the presence of a point-like defect
利用薛定谔的形式，我们研究了被类点缺陷和康奈尔势俘获的重介子的量子本征态。将这一缺陷应用到考虑球度规分布的模型中，并进一步将Nikiforov-Uvarov方法应用于重介子量子本征态的理论研究。为了计算量子信息熵（QIE），我们考虑描述粲偶素和底偶素态的波函数。为了探索QIE，我们使用著名的香农熵制定的位置和倒易空间。对量子积分方程的分析给出了量子信息随点状缺陷变化的相关信息。因此，考虑到Bialynicki-Birula和Mycielski（BBM）关系，我们展示了这种缺陷如何影响夸克偶素位置和动量不确定性的措施。
2023-01-27 hep-ph quant-ph
Response to defects in multi- and bipartite entanglement of isotropic quantum spin networks
量子网络是执行高效计算和通信任务的组成部分，这些任务是使用经典系统无法访问的。设计有效和可扩展的量子网络的一个关键方面是在其节点之间产生纠缠，这对网络中的缺陷具有鲁棒性。我们考虑一个各向同性的量子网络的自旋为1/2的粒子与有限分数的缺陷，相应的波函数的网络是旋转不变的作用下的本地幺正，我们表明，任何约化的密度矩阵也保持不变的本地行动。通过使用量子信息理论的概念，如强次加性的冯诺伊曼熵和近似的量子telecloning，我们证明了分析缺陷的存在下，造成损失的有限分数的自旋，网络维持真正的多点纠缠，并在同一时间可能会表现出有限的适度范围的二分纠缠，与没有缺陷的网络。
2018-07-09 cond-mat.str-el quant-ph
Tuneable defect interactions and supersolidity in dipolar quantum gases on a lattice potential
自组装晶体中的点缺陷，如空位和杂质，相互吸引并形成稳定的团簇。这导致在低温下完美晶体结构和缺陷聚集体之间的相分离。我们提出了一种方法，允许一个调谐点缺陷之间的有效相互作用，从吸引力排斥的外部周期性字段的装置。在量子体系中，这允许人们设计强相关的多体相位。我们考虑了二维弱光晶格中基态极性分子和强磁性原子的弱束缚分子的偶极量子气体，讨论了微观机制。通过调整晶格深度，缺陷相互作用变成排斥，这使我们能够确定性地设计一个新的超固相在连续极限。
2015-12-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
Dynamics of defects and interfaces for interacting quantum hard disks
University of Augsburg（奥格斯堡大学）；Centre for Advanced Analytics and Predictive Sciences (CAAPS), University of Augsburg（奥格斯堡大学高级分析与预测科学中心）
研究量子硬盘问题中缺陷和界面的稳定性，发现其在短程软芯相互作用下仍保持稳定，揭示量子动力学的鲁棒性。
2026-03-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Taming Atomic Defects for Quantum Functions
单原子为利用基本量子函数提供了一个理想的系统。它们的电子具有明确的能级和自旋性质。更重要的是，对于给定的同位素--比如说$^{12}$ C --所有的原子都是相同的。这创造了一个完美的均匀性，这是不可能实现的宏观尺寸的量子系统。然而，聚集单个原子是一项非常困难的任务，需要用磁性或光学手段捕获它们，并将它们冷却到纳开尔文范围内的温度。另一方面，单原子的对应物--单缺陷--如果不是更好的话，可能和基于原子的量子系统一样好。这些缺陷，也被称为量子缺陷，具有单个原子的有利能量，自旋和均匀性，并且在没有精确调谐激光的帮助下保持在它们的位置。虽然可用同位素的数量是固定的，但缺陷及其主体材料的组合实际上是无限的，这使我们能够灵活地创建精确设计和控制的量子系统。此外，当我们为量子世界驯服这些缺陷时，我们以超密度电子设备和精密制造等形式为经典世界带来了变革的机会。在这项研究中，我们介绍了我们最近的一些工作，精确控制的创建和操作的个别缺陷的扫描隧道显微镜（STM）。我们还讨论了可能的途径，利用这些能力的新系统的发展量子信息科学（QIS）的应用，如量子信息处理和超灵敏传感器。
2022-09-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological defects in general quantum LDPC codes
本文研究一般量子LDPC码中携带量子信息的拓扑缺陷结构，将其推广至非局域情形，并探讨其与广义拓扑纠缠熵的联系。
2019-10-21 math-ph math.MP quant-ph
Defect Formation Preempts Dynamical Symmetry Breaking in Closed Quantum Systems
我们表明，无论如何缓慢的量子到经典对称性破缺过程的驱动，绝热极限永远无法达到宏观体。大量缺陷的形成抢占了绝热量子-经典交叉，并触发了对称非平衡态的出现，该对称非平衡态递归地坍缩到经典态，在击穿时间打破了对称性。这种状态的存在允许在介观器件中通过外部提供适当的动力学对称性破缺微扰来研究和控制量子经典跃迁。
2011-03-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Discovery of T center-like quantum defects in silicon
本研究通过高通量计算筛选硅中22,000余种带电复杂缺陷，发现一系列类T中心色心，具有电信波段发射、更高对称性及更优辐射寿命或发射效率潜力。
2024-05-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
High-contrast plasmonic-enhanced shallow spin defects in hexagonal boron nitride for quantum sensing
六方氮化硼（hBN）是一种层状范德华材料，其自旋缺陷在量子传感领域具有巨大的应用潜力。然而，迄今为止，hBN自旋缺陷的光致发光和光学检测磁共振（ODMR）的对比度相对较低，这限制了它们的灵敏度。在这里，我们报告了在室温下46 $\%$的创纪录的高ODMR对比度，和同时增强的hBN自旋缺陷的光致发光高达17倍的金膜微波波导的表面等离子体。我们的研究结果是通过低能He $^+$离子注入在hBN纳米片中产生的浅硼空位自旋缺陷和通过光刻法制造的金膜微波波导获得的。我们还探讨了微波和激光功率对ODMR的影响，提高了hBN自旋缺陷对磁场探测的灵敏度。我们的研究结果支持了hBN自旋缺陷在纳米量子传感中的潜在应用。
2021-06-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Revealing Energy Dependence of Quantum Defects via Two Heteronuclear Atoms in an Optical Tweezer
多通道量子亏损理论（MQDT）结合标架变换（FT）形式提供了碱金属原子间任意分波散射共振的解析处理方法，并在实验上观察到了$p-$和$d-$波共振。然而，量子亏损描述散射共振的不一致时，显示与实验相比。在光镊的基态下，通过测量s波散射长度与MQDT-FT的预测结果的比较，揭示了量子缺陷的能量依赖性.通过将量子缺陷分为能量敏感和能量不敏感两类，最终消除了不一致性，同时保留了MQDT-FT的分析结构。这项研究代表了一个显着的改进，在分析MQDT-FT，并表明，一个干净的两粒子系统是有价值的碰撞物理的测试。
2019-07-30 physics.atom-ph quant-ph
Quantum computing with defects
识别和设计用作量子比特（量子信息的基本单位）的物理系统是量子计算机开发的关键步骤。在固态的可能性中，金刚石中被称为氮空位（NV-1）中心的缺陷因其鲁棒性而突出-其量子态可以在室温下高保真地初始化，操纵和测量。在这里，我们描述了如何系统地识别其他深中心缺陷具有类似的量子力学性质。我们提出了一个列表的物理标准，这些中心和他们的主机应该满足和解释这些要求可以结合使用电子结构理论，智能排序通过候选缺陷系统。为了详细说明这些点，我们比较了金刚石中的NV-1中心与4 H碳化硅（SiC）中的几个深中心的电子结构计算。然后，我们讨论了其他四面体配位半导体中类似缺陷的建议标准。
2010-03-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
First-principles Studies of Strongly Correlated States in Defect Spin Qubits in Diamond
利用最近发展起来的量子嵌入理论，我们对金刚石中自旋缺陷的强关联态进行了第一性原理计算。在这个理论中，有效的哈密顿量被构造出来，可以用经典计算机和量子计算机来求解;后者比前者保证了一个更有利的尺度作为系统大小的函数。特别地，我们报道了金刚石中的中性IV族空位复合物的研究，并讨论了它们的强关联自旋单重态和自旋三重态激发态。我们的研究结果提供了有价值的预测实验，旨在光学操纵这些缺陷的量子信息技术的应用。
2020-09-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph quant-ph
Quantum computing is scalable on a planar array of qubits with fabrication defects
针对含噪且存在制造缺陷的量子比特系统，本文基于表面码架构提出阈值定理，证明二维阵列可完成任意大规模量子计算，并引入鲁棒协议测量高权重稳定子以补偿非活动量子比特区域。
2023-06-28 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Quantum backflow in the presence of a purely transmitting defect
我们分析了量子回流效应，并将其扩展，作为其空间范围的限制约束，散射的情况下，存在一个纯粹的传输不连续的跳跃缺陷。分析和数值比较与一个不同的情况下，其中的缺陷是由一个$δ$功能潜力。此外，我们的分析兼容的守恒律。
2020-10-06 math-ph math.MP quant-ph
Database of semiconductor point-defect properties for applications in quantum technologies
固态点缺陷在量子信息科学领域引起了越来越多的关注，因为它们的局域态可以在存储和传输量子信息的设备中充当自旋光子界面，这已经用于量子计算、传感和网络中的应用。在这项工作中，我们对包括金刚石、碳化硅和硅在内的各种半导体中的50，000多个点缺陷进行了高通量计算。从量子应用的角度出发，我们研究了这些缺陷的光学和电子学性质，包括形成能、自旋特性、跃迁偶极矩、零声子线等。我们发现2331复合缺陷是稳定的本征硅，然后过滤，以确定许多新的光学明亮的电信自旋量子位候选人和单光子源。所有计算结果和松弛的缺陷结构都可以在quantumdefects.com上在线公开获得，这是一个活的缺陷特性数据库，将不断扩展新的缺陷和特性，并使研究人员能够选择适合其应用的缺陷。
2023-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Gauging Defects in Quantum Spin Systems
本工作的目标是建立量子自旋系统的缺陷动力学理论。利用可区分的Fock空间，首先介绍了一个不定数量的缺陷的运动学理论。然后，通过允许缺陷通过微观哈密顿量变得移动来并入动态。这种结构被扩展到拓扑有序系统的基态本征空间的哈密尔顿推广的黄金链。我们说明了建设的自旋链与$\mathbf{Vec}(\mathbb{Z}/2\mathbb{Z})$融合规则的例子，采用广义管代数技术来模拟链中的缺陷。由此得到的动力学缺陷模型等价于临界横向伊辛模型。
2019-10-23 math-ph math.MP quant-ph
Quantum sensing and imaging with spin defects in hexagonal boron nitride
本综述聚焦六方氮化硼（hBN）自旋缺陷的量子传感与成像研究，介绍其基本性质、传感协议、实验进展与灵敏度提升方法，展望该领域的潜在发展与应用。
2023-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quantum Renyi relative entropies on a spin chain with interface defects
本文计算了含缺陷的无限大无自旋费米子链的量子Renyi相对熵。做一个数值分析，我们将表明，所产生的量依赖于非平凡的理论的有效中心荷。此外，我们将看到，可以为它们写出一个明确的解析表达式，从中可以读出量子保真度和相对熵。
2019-10-23 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Resolving the positions of defects in superconducting quantum bits
固态量子相干器件正在迅速发展。例如，超导电路已经被用于演示包含几十个量子比特的原型量子处理器。这一发展还揭示了这种器件中的退相干和能量损失的主要部分源于寄生材料缺陷的浴。然而，无论是缺陷的微观结构，也不了解它们在样品制造过程中出现的机制。在这里，我们提出了一种技术，以获得相对于量子位电路的薄膜边缘的缺陷的位置上的信息。缺陷的共振频率通过将量子位样本暴露于由芯片周围的电极产生的电场来调谐。通过确定每个电极的缺陷的耦合强度，并将其与场分布的模拟进行比较，我们获得了缺陷位于哪个位置和哪个界面的概率。这种方法适用于各种量子位类型的现有样本，而无需进一步的片上设计更改。它提供了一个有价值的工具，以改善材料质量和纳米制造过程，朝着更相干的量子线路。
2020-03-11 cond-mat.mes-hall physics.ins-det quant-ph
Optimal suppression of defect generation during a passage across a quantum critical point
量子相变的动力学在跨越量子临界点时不可避免地伴随着缺陷的形成。对于一类通用的量子临界系统，我们通过使用基于梯度的确定性最优控制算法来解决最小化缺陷产生的问题。通过考虑一个有限尺寸的量子伊辛模型与可调的全球横向场，我们表明，最佳的幂律淬火的横向场在伊辛临界点的工作以及在最小化的缺陷数量，尽管从一个子集的淬火配置文件。这些幂律猝灭被证明是固有的鲁棒性对噪声。优化的缺陷密度表现出一个过渡的淬火持续时间的系统尺寸的临界比，我们认为这与量子演化的固有速度极限相吻合。
2014-12-09 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Identifying electronic transitions of defects in hexagonal boron nitride for quantum memories
本文通过密度泛函理论计算系统研究了六方氮化硼中色心缺陷的电子跃迁，识别出具有Λ电子结构、可用于拉曼型量子存储器的缺陷，并分析了实现95%写入效率所需的品质因数与带宽，证明hBN缺陷在未来量子网络中具有作为量子存储器的潜力。
2024-01-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Topology induced anomalous defect production by crossing a quantum critical point
我们研究了拓扑结构对系统在量子临界点处失超动力学的影响。我们展示了如何出现的某些边缘状态，这充分体现了系统的拓扑结构，极大地修改了过程中的缺陷生产的临界点的交叉。有趣的是，缺陷的密度不再由Kibble-Zurek标度描述，而是由系统的非普适拓扑特征决定。边缘状态被证明是强大的缺陷生产，这突出了它们的拓扑性质。
2009-03-09 cond-mat.str-el hep-th quant-ph
Strain-tuning of quantum dot optical transitions via laser-induced surface defects
讨论了利用激光诱导表面缺陷引入的应变微扰对自组装量子点光学性质的微调。我们的实验表明，量子点过渡红移，独立的缺陷的实际位置，并且这样的频移是大约一个因素5大于相应的移动的微柱腔模式共振。我们提出了一个简单的模型，占这些实验结果。
2011-07-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Topological Quantum Computation with Gapped Boundaries and Boundary Defects
本文综述了带隙边界和边界缺陷的拓扑量子计算的最新研究成果，并列出了一些有待解决的问题。
2017-10-19 math-ph math.MP math.QA
Atomic-Scale Quantum Control of Single Spin Defects in a Two-Dimensional Semiconductor
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Center for Integrated Quantum Science and Technology (IQST), Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院集成量子科学与技术中心）；II. Physikalisches Institut, Universität zu Köln（科隆大学第二物理研究所）；Institute for Quantum Materials and Technologies (IQMT), Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院量子材料与技术研究所）；Faculty of Information Technology and Electrical Engineering, University of Oulu（奥卢大学信息技术与电气工程学院）
研究通过扫描隧道显微镜和电子自旋共振技术，在二维半导体中实现单自旋缺陷的原子级量子控制，展示了确定性创造、相干操控和可控耦合的实验成果。
2026-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
First-principles computational methods for quantum defects in two-dimensional materials: A perspective
本文展望了利用第一性原理计算预测二维材料中量子缺陷自旋与电子性质的方法、挑战及其对实验调控的指导意义。
2024-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Quantum metrology with a single spin-$3/2$ defect in silicon carbide
我们表明，实现量子传感与特殊的灵敏度和空间分辨率可以使用自旋3/2半导体缺陷态。我们说明了这一点，使用硅单空位深中心在六角SiC的基础上，我们严格推导出这个缺陷的基态和它的电子和光学性质。对于一个单一的$\textrm{V}_{\textrm{Si}}^-$缺陷，我们得到的磁场灵敏度能够检测到个人的核磁矩。我们还表明，它的零场分裂有一个特殊的应变和温度的敏感性，在技术上理想的近红外窗口的生物系统。本文提出的概念和检测方案也适用于其它半自旋多重态（$S\geq 3/2$）点缺陷。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Exotic Non-Abelian Topological Defects in Lattice Fractional Quantum Hall States
我们研究了有效增加多组分分数量子霍尔系统晶格版本中空间亏格的外部虫孔状扭曲缺陷。虽然原始的能带结构被这些缺陷扭曲，导致本地化的midgap状态，我们发现，一个新的最低的平带代表一个更高的属系统可以通过调整本地单粒子势工程。值得注意的是，一旦在这个新的带中的局部多体相互作用被打开，我们确定各种阿贝尔和非阿贝尔分数量子霍尔态，其基态简并度随着缺陷的数量而增加，即，随着空间的亏格。拓扑简并对缺陷的这种敏感性提供了一个“概念证明”，证明拓扑场论预测的基因子作为与变化的空间拓扑结构相关的外来非阿贝尔缺陷，确实存在于现实的微观模型中。具体来说，我们的研究结果表明，基因可以在实验室中创建的物理相结合的人工规范场在冷原子系统与现有的全息光束整形方法，用于创建扭曲缺陷。
2017-09-07 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Green's function formulation of quantum defect embedding theory
我们提出了一个格林函数制定的量子缺陷嵌入理论（QDET）的双重计数计划是严格的$G_0 W_0$近似。然后，我们展示了我们的方法的鲁棒性，通过应用理论与新派生的计划，在钻石中的几个缺陷。此外，我们讨论了一种策略，以获得收敛的结果作为一个功能的大小和组成的活动空间。我们的研究结果表明，QDET是一种很有前途的方法来调查强关联状态的缺陷在固体中。
2022-04-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.comp-ph
Raman Signatures of Single Point Defects in Hexagonal Boron Nitride Quantum Emitters
本研究提出利用拉曼光谱结合密度泛函理论，系统表征hBN中100种缺陷的拉曼特征，证明其能区分缺陷的自旋、电荷和应变状态，为量子材料缺陷识别提供了通用方法。
2025-02-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Symmetry defects and their application to topological quantum computing
我们描述了融合范畴和酉表示的语言中的对称性缺陷的拓扑量子计算的数学理论。对称性缺陷与任意子一起由酉模张量范畴的G-交叉编织扩展来建模。这些范畴的代数数据提供了辫群的射影酉表示。这种表象的图像中的元素对应于交换任意子和具有对称性的物质的拓扑相中的对称缺陷所产生的量子门。我们提供了一些小的例子，突出量子计算的实际利益的功能。特别是，对称性缺陷显示出从阿贝尔拓扑相位生成非阿贝尔统计的潜力，并被用作扩大任意子设备可访问的量子门集合的工具。
2018-11-06 cond-mat.str-el math-ph math.MP
Dynamic modulation of phonon-assisted transitions in quantum defects in monolayer transition-metal dichalcogenide semiconductors
通过半导体中的原子点缺陷实现量子局域化具有重要的基础和技术意义。单层过渡金属二硫族化物半导体中的量子缺陷已经被提出作为稳定的和可扩展的光学可寻址自旋量子比特。然而，强自旋-轨道耦合对它们的动力学响应的影响，例如在光学激发下，仍然是难以捉摸的。在这方面，我们研究了自旋轨道耦合对单层过渡金属二硫族化合物，二硫化钼（MoS $_2$）和二硫化钨（WS $_2$）中单个硫族空位缺陷中的电子-声子相互作用的影响。从从头算电子结构理论计算，我们发现，自旋轨道相互作用调整的电子-声子耦合的大小在光学和电荷状态的转变的缺陷，调制各自的效率。这一观察开辟了一个有前途的计划，动态调制材料特性，以调整量子缺陷的局部行为。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
