A classical limit of Grover's algorithm induced by dephasing: Coherence vs entanglement
通过假设一个系统在连续的Grover幺正操作之间发生非常快速的退相，将纯量子态驱动到退相干混合态，讨论了Grover算法经典极限的一种新方法.人们可以通过经典放大的$k\sim N$步骤之后的单位阶的概率来识别$N$未排序元素中的特定元素，与量子力学放大中的$k\sim π\sqrt{N}/4$步骤相比，这通过Grover的幺正操作和快速退相的组合来实现。具有极大不平衡存在概率的初始两态系统是经典放大分析中的关键问题，它是由选定的特定态和$N$未排序态中所有其余态的叠加实现的。这个分析说明了Grover的算法在非常嘈杂的情况下。在Farhi和Gutmann的{ \em analog}模型中，由于量子相干性的损失，从$k\sim \sqrt{N}$到$k\sim N$步的类似增加发生在纠缠不起明显作用的情况下。这支持了一种观点，即纠缠在量子计算中是至关重要的，通过一组量子比特来描述量子态，但量子计算的实际加速是基于量子相干性的。
2019-02-27 quant-ph
Coherence and entanglement of inherently long-lived spin pairs in diamond
本研究发现金刚石中的碳-13自旋对是固有长寿命量子系统，借助NV中心实现高保真测量与完全操控，测得最长单个可控量子比特失相时间，还制备了纠缠态，为量子技术应用提供新平台。
2021-03-14 quant-ph
Coherence vortices in one spatial dimension
相干涡旋是Glauber的两点量子相干性相位中的螺旋型拓扑缺陷，与系综平均随机量子场不相关的空间点对相关联。相干涡旋可能存在于维数太低而不能支持空间涡旋的系统中。我们展示了这种量子相干相位缺陷的一维模型量子系统的晶格。我们讨论了相干涡旋的物理意义，并提出了如何实现实验。
2011-11-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Dynamically controlled superradiant laser for hybrid sensing of collective atomic coherence
我们实现了对超辐射冷原子$^{87}$ Rb拉曼激光器的动态控制，实现了与条件拉姆齐光谱等效的原子相移传感。我们的方法使用非爆破映射的集体量子相位的二能级原子系综到检测腔光场的相位。我们表明，非爆破测量的基本精度理论上可以接近相干自旋态相位估计的标准量子极限，这是拉姆齐光谱学的传统基准。最后，我们提出了一种基于这种方法的混合光晶格时钟，它结合了连续和离散测量，以实现高精度和准确度。
2012-08-09 physics.atom-ph quant-ph
Single ion-qubit exceeding one hour coherence time
实现长相干时间的量子存储器是当前量子技术的一个主要挑战。在这里，我们报告一个单一的\Yb离子量子位存储器超过一个小时的相干时间，一个订单的改进相比，国家的最先进的记录。通过解决诸如环境磁场噪声、相位噪声和微波振荡器泄漏等各种技术挑战，实现了长相干时间存储器。此外，利用量子过程层析成像技术，系统地研究了量子存储器的退相干过程，使得能够应用严格的量子相干性、相干性的相对熵等判据。我们还通过量子存储器保存量子信息的能力来衡量我们的量子存储器，即，量子存储器的鲁棒性，这清楚地表明，超过6000 s，我们的量子存储器保留了非经典的量子信息。我们的研究结果验证了量子存储器在小时级的稳定性，并表明其在各种情况下的通用性。
2020-08-01 quant-ph
High coherence photon pair source for quantum communication
报道了一种基于参量下转换技术的连续波激发窄带纠缠光子对单模光源。对于仅7 mW的泵浦功率，它具有每相干长度0.08对的创建光谱辐射率和10 pm（1.2GHz）的带宽。有效发射的光谱亮度达到3.9*10^5对/（s pm）。此外，当与低抖动单光子探测器结合时，这种源允许在没有任何主动同步或路径长度稳定的情况下实现量子通信协议。一个HOM-Dip与光子从两个自主CW源已实现演示设置的稳定性和性能。
2007-10-05 quant-ph
Perspective: Reproducible Coherence Characterization of Superconducting Quantum Devices
随着超导量子计算领域的成熟，单器件性能的优化被证明是走向大规模量子计算机的一条有前途的途径。然而，只有当性能指标可以在测量、设备和实验室之间进行准确比较时，这种优化才是可能的。目前这种比较是不准确的或不可能的，由于研究不足的错误，从过多的来源。在这个角度来看，我们概述了超导量子线路中的量子比特和谐振器的误差分析的现状，并讨论了在实现超导量子器件优化之前需要进行的未来研究。
2021-08-30 quant-ph
Experimentally accessible lower bounds for genuine multipartite entanglement and coherence measures
实验量化纠缠和相干性对量子资源理论具有重要意义。然而，由于量子态层析成像需要随着量子比特数量呈指数增长的测量，因此很难基于实验实现的多体态的全部信息来量化纠缠和相干性。幸运的是，已经发现了其他方法，可以直接测量实验态的保真度，而不需要量子态层析成像。在这里，我们提出了一个基于量子数的方法来获得实验上可访问的真正的多体纠缠和相干性的措施的下界。一方面，该方法适用于真实的多体纠缠度量，包括凸顶扩展负性、纠缠度、G-纠缠度和真实多体纠缠的几何度量。另一方面，该方法还提供了可观察的下界的凸屋顶的$l_{1}$规范的一致性，几何措施的一致性，和形成的一致性。此外，所有的下界都是基于所选纯态和目标态之间的保真度，我们得到了几个实际实验态的下界作为我们的结果的例子。
2020-05-12 quant-ph
Measuring coherence of quantum measurements
量子态的叠加是物理学的核心，最近发现它可以作为量子信息协议的通用资源，定义了量子相干性的概念。在这方面的贡献，我们报告的实施其补充概念，从量子测量的相干性。通过设计一个可访问的标准，在任何经典的统计理论成立，我们证明，非对易量子测量违反这一约束，使之有可能进行操作评估的测量为基础的量子相干性。特别是，我们验证了单个光子量子比特的偏振测量，一个单位的量子信息的基本载体，已经与经典的，即，不相干的，测量设备的模型。因此，我们实现了一种方法，使我们能够定量地证明哪些量子测量遵循与经典理论预期的根本不同的统计规律，同时，在量子信息技术资源的现代框架内量化它们的有用性。
2019-10-11 quant-ph
Measurement Induced Synthesis of Coherent Quantum Batteries
由能量本征态的叠加表示的量子相干性与能量一起是量子技术和热力学的重要资源。然而，能量和量子相干性可以是互补的。能量的增加会降低量子相干性，反之亦然。最近，人们意识到稳态量子相干性可以从寒冷的环境中自主利用。我们提出了一种条件合成$N$独立二能级系统（TLS）的方法，该系统具有从环境到一个相干系统的部分量子相干性，使用能够同时增加能量和相干性的测量。测量过程在这里充当麦克斯韦恶魔，将单个TLS的相干能量合成为一个大型相干量子电池。由POVM元素描述的测量过程在能量表示中是对角的，因此，它根本不投射到具有量子相干性的状态上。我们讨论了各种策略和它们的效率，以达到大的相干能量的电池。经过数值优化和原理验证测试，它开辟了一条可行的重复，直到成功的相干量子电池的合成从稳态自主相干。
2022-11-16 quant-ph
Quantum coherence of discrete kink solitons in ion traps
我们提出用冷囚禁离子实现量子化离散扭结。我们发现，长寿命的类孤子配置表现为变形的锯齿形结构中的线性保罗陷阱，并在一个圆形的陷阱与奇数个离子的拓扑保护。我们研究了一个高频率，间隙分离的静态扭结的内部模式的量子力学时间演化，并找到长的相干时间时，系统被冷却到多普勒极限。内模的光谱特性使它们非常适合使用当前技术进行操作。这表明，离子阱可以用来测试孤子的量子力学效应，并探索利用孤子内模作为量子信息载体的思路。
2010-02-01 quant-ph
Experimental emulation of quantum non-Markovian dynamics and coherence protection in the presence of information backflow
我们实验模拟，在一个受控的方式，非马尔可夫动力学的纯退相自旋玻色子模型在零温度。具体来说，我们使用一组随机的外部射频场来设计所需的噪声功率谱，以有效地实现单个核磁共振量子位的非马尔科夫环境。系统的退相干函数和冯诺伊曼熵的非单调性体现了非马尔可夫性的信息回流。使用这种模拟的非马尔可夫环境中，我们实验研究的Carr-Purcell-Meiboom-Gill动态去耦（DD）序列，以抑制相干性的损失的效率。使用过滤器功能的形式主义，我们设计了优化的DD序列，最大限度地保护非马尔可夫环境的相干性，并研究其效率的实验。最后，我们讨论了DD辅助调谐的有效非马尔可夫。
2019-02-14 quant-ph
Advantage of quantum coherence in postselected metrology
在常规测量中，为了达到参数估计的最大精度，必须测量所有样本，因为每个独立样本包含相同的量子费舍尔信息。在后选择计量学中，后选择可以将初始样本的量子费舍尔信息集中到一个微小的后选择子系综中。这一量子优势在任何经典对易理论中都无法实现。在这项工作中，我们提出后选择在弱值放大（WVA）中的优势不能在没有量子相干性的情况下实现。初始系统的量子相干性与参数估计中的制备成本和测量成本密切相关。随着初始量子相干性的增加，制备成本和测量成本的联合值可以被优化到更小。此外，我们还推导出了制备、测量和量子相干性之间的分析权衡关系。我们进一步实验测试的权衡关系，在线性光学设置。实验和理论结果吻合良好，并表明量子相干性在约束后选择计量过程中的资源成本方面起着关键作用。
2022-12-10 quant-ph
Extending Qubit Coherence Time via Hybrid Dynamical Decoupling
Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area (Guangdong)（粤港澳大湾区量子科学中心（广东））；Shenzhen University（深圳大学）；Wuhan University（武汉大学）；Hangzhou Normal University（杭州师范大学）
本文提出了一种混合动态去耦方法，通过结合脉冲动态去耦和环境自旋极化，显著延长了量子比特的相干时间，为实际量子系统中的相干时间延长提供了新途径。
2026-01-13 quant-ph
Spatial multiplexing of squeezed light by coherence diffusion
由于在光束分裂期间的噪声污染，原则上禁止空间分裂非经典光束。提出了一种利用原子热运动实现压缩光空间复用的平台。在抗弛豫涂覆的蒸气室中的单独空间模式的光通道共享由所有通道通过原子的相干扩散共同创建的相同的长寿命原子相干性，这反过来增强了负责光压缩的单个通道的非线性过程。因此，即使激光功率低于压缩光产生的阈值，它也表现为一个光通道中的压缩光传输到其他远距离通道。利用低功率激光$\sim\text{mW}$产生了压缩光束阵列。这种方法在多节点量子网络和量子增强技术（如量子成像和传感）中具有很大的应用前景。
2018-12-20 quant-ph
Resonant Regimes in the Fock-Space Coherence of Multilevel Quantum Dots
具有不同粒子数的量子态之间的相干性-Fock空间相干性-与更常见的具有相等粒子数的态之间的希尔伯特空间相干性有质的不同。对于具有多个通道的量子点，我们找到了使Fock空间相干性的动力学与Hilbert空间相干性以及布居动力学解耦的条件。我们进一步发现特定的能量和耦合制度，其中实现了系统的Fock空间相干性中的长寿命共振，即使在人口或希尔伯特空间相干性中没有发现共振。数值计算表明，这种共振在玻色子介导的弛豫和通过量子点的输运的存在下仍然是鲁棒的。
2012-12-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Parametric interaction induced avoided dressed state crossings in cavity QED:generation of quantum coherence and equally weighted superposition of Fock states
我们提出了一个新的范式在腔QED领域带来的显着特点与避免交叉的Jaynes-Cummings模型的修饰态能级。我们演示了如何实现的二阶非线性腔中的参数耦合，可以把交叉的修饰状态避免交叉。我们展示了如何可以产生避免交叉的修饰状态之间的相干性。例如，这种相干性导致量子比特的激发概率中的量子拍。量子拍频的质量可以通过引入参量相互作用而得到显著的改善。我们展示了如何避免这些交叉可以用来产生叠加的偶数或奇数福克态的显着属性的叠加状态的等权重。生成的保真度大于95%。此外，我们还发现腔场与量子比特之间存在很强的纠缠，纠缠度超过90%.
2021-10-25 quant-ph
One-second coherence for a single electron spin coupled to a multi-qubit nuclear-spin environment
单电子自旋耦合到多个核自旋为量子传感和量子网络提供了有前途的多量子比特寄存器。可获得的控制水平取决于电子自旋能够选择性地与周围的核自旋耦合和解耦的程度。在这里，我们实现了一个相干时间超过一秒的单电子自旋通过去耦序列定制其微观核自旋环境。我们首先使用电子自旋来探测环境，这是由7个单独的和6对耦合的碳13自旋准确描述的。我们开发了碳-13对的初始化、控制和读出，以便直接揭示它们的原子结构。然后，我们利用这一知识，通过小心地避免不必要的相互作用，将量子态存储超过一秒。这些结果为复杂多自旋系统的量子传感提供了原理证明，并为具有长相干时间的多量子比特量子寄存器提供了机会。
2018-01-03 quant-ph
Resonator-qutrits quantum battery
本文提出由多模谐振器和超导transmon三能级系统组成的量子电池模型，发现退相位噪声与能隙调控可实现高效充电与稳定储能，为超导电路平台实现多体量子电池提供了途径。
2023-12-18 quant-ph
Controlling quantum coherence of a two-component Bose-Einstein condensate via an impurity atom
提出了一种利用单杂质原子控制二组分玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）量子相干性的方案。我们发现单个杂质原子可以作为单原子阀（SAV）来控制两组分BEC的量子相干性。结果表明，SAV可以在任意时刻实现对量子相干性的按需控制。特别地，我们发现SAV还可以控制二分量BEC的高阶量子相干性。我们研究了双组分BEC的量子相干性的长时间演化。结果表明，单个杂质原子可以诱导双组分BEC的量子相干性的崩塌和回复现象。量子相干性的坍缩-回复组态可以通过杂质原子的初态参数和杂质原子与BEC相互作用强度来控制。
2019-09-08 cond-mat.quant-gas quant-ph
Intrinsic decoherence effects on correlated coherence and quantum discord in XXZ Heisenberg model
本文研究XXZ海森堡模型中内禀退相干对关联相干和量子失协的影响，考虑外磁场、DM和KSEA相互作用，发现量子资源衰减行为依赖于初始EWL态参数，为设计具有量子优势的系统提供指导。
2022-11-09 quant-ph
Implementing quantum walks with a single qubit
量子游走在量子信息中有着广泛的应用，如普适量子计算，因此深入研究量子游走的性质具有重要意义。提出了一种仅用单个量子比特实现离散时间量子行走的新方法，该方法将硬币和行走都编码在单个量子比特的二维状态空间中，仅用单个量子比特门实现操作，自然地获得离散时间量子行走的高维最终态.与以往的方法相比，这种“单量子比特”方法可以在大多数量子系统中更容易地实现DTQW实验，并且可以研究DTQW的所有基于量子态的性质（如量子相关性和相干性）。通过这种方法，我们在实验上实现了单粒子和两粒子DTQWs与七个步骤，使用单光子。此外，我们系统地研究了DTQW系统的量子关联和相干性（基于硬币和步行者的全态）与不同的初始状态的硬币，这还没有得到和研究DTQW实验。作为应用，我们还研究了利用实验得到的双粒子DTQW的全态对量子相干性的辅助蒸馏。首次研究了高维混合态的可压缩相干性的最大增长，得到了它的上、下界。我们的工作为实现DTQW实验和更好地探索量子行走的性质打开了一扇新的大门。
2022-06-08 quant-ph
Two-Photon Induced Coherence without Induced Emission
本研究观测到无诱导发射的双光子诱导相干性，利用双光子Fock态实现干涉相位调制翻倍，验证了相位变化的倍频调制效应，为高分辨率量子计量应用开辟新路径。
2025-10-22 quant-ph
Overcoming the Coherence Time Barrier in Quantum Machine Learning on Temporal Data
Princeton University（普林斯顿大学）；IBM Quantum, IBM T.J. Watson Research Center（IBM量子，IBM托马斯·J·沃森研究中心）；RTX BBN Technologies（RTX BBN技术公司）
本文提出NISQRC算法，通过中电路测量和确定性重置操作，在量子系统中实现不受退相干限制的时序数据推断，解决了有限退相干和信息混叠问题。
2026-03-21 quant-ph
Cavity-mediated coherence protection and one-axis twisting for spins in solids
California Institute of Technology（加州理工学院）；Chimie ParisTech, PSL University, CNRS, Institut de Recherche de Chimie Paris（巴黎化学学院，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，巴黎化学研究院）
本文展示了固态中通过腔体介导的全对全相互作用，实现了超辐射发射和一轴扭曲动力学，延长了相干时间并抑制了退相位，对量子技术有重要影响。
2026-04-29 quant-ph
Coherence and Imaginarity as Resources in Quantum Circuit Complexity
Nanchang University（南昌大学）；Shanghai University Engineering Science（上海工程技术大学）
本文研究了量子电路复杂度与相干性和虚数性资源的关系，通过Tsallis相对熵建立电路成本下界，并展示了虚数性在特定情况下对电路成本的非平凡约束。
2026-04-07 quant-ph
Quantum coherence to interstellar distances
量子相干性可以维持到星际距离。它表明，光子的平均自由程在某些区域的电磁波谱，如在无线电或X射线范围内，可以允许维持的量子态的光子到银河系的距离。因此，涉及量子纠缠的过程，如量子隐形传态，可以在银河系或其他星系中实现非常长的距离。这是根本的利益，并提供了一个新的方向，在量子力学的作用。一些有限的应用，这一观察进行了讨论。
2020-09-01 astro-ph.GA hep-ph quant-ph
Quantum spectroscopy of single spins assisted by a classical clock
单二能级系统的量子光谱学大大提高了我们探测微弱信号的能力。最近人们意识到，对于经典信号，量子光谱学的精度和分辨率主要受到信号的相干性和用于测量时间的时钟的稳定性的限制。量子探针的相干时间可以明显更短，不是分辨率测量的主要限制因素。在这里，我们解决了量子信号光谱学的类似问题，例如量子传感器用于检测单个核自旋。我们提出并分析了一种新的相关光谱技术的性能是有限的目标自旋的相干时间和时钟的稳定性。
2018-07-28 quant-ph
Noise cancellation by superposition of channels and superactivation of quantum capacity: Experimental realization by NMR
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究院）
通过叠加噪声信道的Stinespring扩张酉变换实现噪声抵消，并实验验证了退相位信道抵消和去极化信道容量超激活。
2026-06-09 quant-ph
Dual epitaxial telecom spin-photon interfaces with correlated long-lived coherence
本研究通过自下而上外延薄膜平台，实现了双铒电信自旋-光子界面，同时获得毫秒级自旋相干和亚千赫兹光学退相干，为长距离量子网络奠定基础。
2023-10-11 quant-ph
High-efficiency microwave-optical quantum transduction based on a cavity electro-optic superconducting system with long coherence time
微波和光子之间的频率转换是在超导量子处理器之间建立联系和实现分布式量子网络的关键技术。我们提出了一个微波-光学转换平台的基础上长相干时间超导射频（SRF）腔耦合到电光光学腔，以减轻损失机制，限制实现高转换效率。在设计中，我们优化了微波-光场重叠和光耦合损耗，同时在毫开尔文温度下实现了长的微波和光子寿命。这表示在140 $μ$ W的泵浦功率下，对应于少光子量子状态，转导效率显著提高高达50%。此外，该方案具有高分辨率的光学读出的色散位移所引起的超导transmon量子比特耦合到SRF腔。我们还表明，两个远程量子系统之间的预示纠缠产生的保真度增强的低微波损耗。最后，量子传感中的高精度可以在标准量子极限以下达到。
2022-06-30 quant-ph
Coherent preorder of quantum states
量子相干性作为一种重要的量子资源，在量子信息处理中起着关键作用。它通常涉及对量子态族的操纵，而不是孤立的单个态。给定两对相干态$(ρ_1,ρ_2)$和$(σ_1,σ_2)$，研究如何确定是否存在严格非相干操作$Φ$使得$Φ(ρ_i) =σ_i,i = 1,2$ .这也是量子假设检验中的一个经典问题。本文给出了强非相干操作下相干前序的结构特征。在此基础上，提出了一种从二阶混合相干态到$q$能级最大相干态的相干蒸馏方法。此外，还提出了一种二秩混合态相干操作方案。
2020-11-10 quant-ph
Quantum Coherence Measures for Quantum Switch
我们认为，作为量子开关工作的结构将是未来实现量子信息传输的网络的重要组成部分。在本章中，我们分析了开关的操作过程-特别是在存在噪声的系统中。噪声是由量子退相干现象（即由于环境影响而导致的量子态的畸变）以及量子门实现的某些缺陷引起的。面对上述问题，在其操作过程中跟踪开关的行为的可能性似乎非常重要。为了实现这一点，我们建议利用相干测度，正如我们在本章中所介绍的那样，它足以描述量子开关的操作并验证这个过程的正确性。还应当强调的是，相干量度的值可以通过专门为此目的设计的量子线路来估计。
2018-03-08 cs.NI quant-ph
Surpassing millisecond coherence times in on-chip superconducting quantum memories by optimizing materials, processes, and circuit design
本研究通过多模态方法优化材料、工艺和电路设计，采用钽基材料与退火蓝宝石衬底降低介电损耗，在同轴隧道架构中实现了2.0-2.7 ms单光子Ramsey时间的芯片上量子存储器，创下最高相干性纪录。
2023-09-14 quant-ph
A Multi Affine Geometric Framework for Quantum Nonlocality. Unifying Berry Phases, Entanglement, and Coherence
University of Waterloo（滑铁卢大学）
本文提出多仿射几何框架，统一Berry相位、纠缠与相干性，精确分析CHSH相关性，揭示记录压缩对非局域性的影响，并给出可靠性定律与通道精度证书。
2026-09-15 quant-ph
Witnessing quantum resource conversion within deterministic quantum computation using one pure superconducting qubit
具有一个量子位的确定性量子计算（DQC 1）是突出指数量子加速可以在可忽略的纠缠下实现的标志性。它的发现催化了对一般量子资源的热烈研究，以及关于它们在DQC 1性能优势中的作用的各种解释。连贯性和不和谐是突出的候选人，分别表征本地化和相关系统内的非经典性。在这里，我们在超导系统中实现了DQC 1，该超导系统被设计成可以在整个执行过程中跟踪一致性和不一致性的动态。我们的实验证实，DQC 1作为一个资源转换器，消耗的一致性，在其操作过程中产生不和谐。我们的研究结果突出了超导电路作为一个有前途的平台，实现DQC 1和相关算法，并在实验上表征量子协议中的资源动态。
2019-10-22 quant-ph
Quantum coherence versus interferometric visibility in a biased Mach-Zehnder interferometer
双缝干涉仪和带平衡分束器的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）是研究量子波粒二象性的典型装置。这些设置诱导的干涉可见度（IVI）与单量子系统（WAQ）的波方面的定量关联。最近，人们意识到，量子相干性（QC）可以更好地适合于量化互补关系中的WAQ。在这篇文章中，我们研究了在输入和输出都有偏置分束器的MZI，我们表明，在某些情况下，IVI不足以量化WAQ，因为它不反映量子相干性的行为，即使是对于二维封闭量子系统。使用IBM量子计算机，我们通过对带有偏置分束器的光学MZI进行完整的量子模拟，实验验证了我们的理论研究结果。
2023-01-27 physics.optics quant-ph
Atom lasers, coherent states, and coherence: I. physically realizable ensembles of pure states
激光器，无论是光学激光器还是原子激光器，都是一个开放量子系统，它能产生一束相干的玻色子。远高于阈值，激光模式的稳态$ρ_{ss}$是具有随机相位的相干场态的混合，或者等效地，是数态的泊松混合。本文回答了这样一个问题：可以这样的描述，$ρ_{ss}$作为一个固定的纯态系综，物理实现？一个特定系统的纯态系综可以在物理上实现，如果在不改变系统动力学的情况下，实验者可以（原则上）在任何时候知道系统处于系综的纯态成员之一。这样的知识可以通过监测系统耦合的浴来获得，只要耦合可以通过马尔可夫主方程来描述。使用一个家庭的主方程（原子）激光器，我们解决了物理上可实现的（PR）合奏。我们发现，对于任何有限的自能$χ$的玻色子在激光模式，相干态系综是不是PR，最接近的一个可以来它是一个压缩态系综。这对于原子激光器尤其重要，因为在原子激光器中，由弹性碰撞产生的自能预计会很大。相比之下，数态系综总是PR。随着$χ$增加，PR系综中最接近相干态系综的态变得越来越压缩。然而，存在$χ$的值，其中具有明确定义的相干振幅的状态是PR，即使原子激光器不是相干的（在具有玻色简并输出的意义上）。我们讨论的物理意义，这种异常的条件相干性（条件玻色简并）。
2001-12-23 quant-ph
Control of an environmental spin defect beyond the coherence limit of a central spin
本文提出一种利用弱耦合探针自旋和双共振序列，将极化转移至不直接耦合的环境自旋，从而突破中心自旋相干极限，实现更大规模量子寄存器的可扩展方法。
2024-03-15 quant-ph
From classical to quantum loss of light coherence
光是探测物质的宝贵工具，因为它可以捕捉系统的微观和宏观信息。在这里，我们报告的过渡从热（经典）的自发发射（量子）的宏观原子云的光相干性损失的机制。相干性是通过对原子样品散射光的强度-强度相关测量来探测的，跃迁是通过调节泵浦强度来调节热相干损失和自发发射之间的平衡来探测的。我们的研究结果说明了冷原子装置在研究宏观系统中的经典到量子跃迁方面的潜力。
2022-10-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Probing tripartite entanglement and coherence dynamics in pure and mixed independent classical environments
量子信息处理利用了非局部功能，这导致了量子力学协议成功部署的重大突破。在这方面，我们解决了三个非相互作用的量子比特的纠缠和相干的动力学最初准备作为最大纠缠GHZ类态耦合独立的经典环境。两种不同的高斯噪声在纯噪声和混合噪声的情况下，即，纯幂律噪声，纯分数高斯噪声，幂律噪声最大化和分数高斯噪声最大化的情况下，假设来表征环境。随着时间依赖的纠缠证人，纯度和退相干措施的帮助下，在整个参数范围内，我们表明，目前的混合噪声的情况下是更有害的比纯的纠缠和相干被发现是短暂的。特别是幂律噪声相位，似乎更灵活，可用于长期保存效果。相比之下，我们发现，在纯噪声和混合噪声的情况下，纠缠和相干性以相对较高的速率退化，没有最终的解决方案，以避免有害的退相效应的分数高斯噪声。在独立的经典环境中，无论是在长时间还是短时间的相互作用下，三量子比特态都可以在纯高斯噪声和混合高斯噪声的驱动下退纠缠和退相干。此外，由于纠缠再生现象的缺乏，系统与环境之间没有信息交换。因此，三量子比特类GHZ态被认为是一个很好的资源，足够长的量子关联，相干性，和量子信息保存在经典的独立通道驱动的纯幂律噪声与极低的参数值。
2021-07-23 quant-ph
Non-exponential decoherence and subdiffusion in atom-optics kicked rotor
量子系统在与环境相互作用时失去相干性，并倾向于经典状态。已知量子相干性随时间呈指数衰减，使得宏观量子叠加通常是不可持续的。在这项工作中，慢于指数衰减的相干性实验实现在原子光学踢转子系统受到非平稳Lévy噪声在施加踢序列。较慢的相干性衰减表现为量子次扩散的形式，可以通过Lévy指数来控制。实验结果与理论估算和数值模拟的结果吻合较好。
2017-04-10 nlin.CD quant-ph
Frozen condition of quantum coherence
本文研究量子相干性在噪声下冻结的条件，给出单比特系统的简洁公式和d维系统的几何条件，并基于此完成相干态的操作理论分类，与LOCC纠缠分类对应。
2024-04-09 math-ph math.MP quant-ph
Extending the Quantum Coherence of a Near-Surface Qubit by Coherently Driving the Paramagnetic Surface Environment
表面为量子系统提供了有用的功能，例如作为感测目标的界面，但通常会导致表面诱导的退相干，其中未配对的电子自旋是常见的罪魁祸首。在这里，我们表明，近表面量子比特的相干时间增加了表面电子自旋的相干射频驱动，其中我们使用金刚石氮空位（NV）中心作为模型量子比特。这种技术与其他抑制退相干的方法是互补的，重要的是，它不需要额外的材料处理或量子位的控制。此外，通过将驱动与双量子基础的增加的磁化率相结合，我们实现了NV磁力测量的总体五倍灵敏度增强。根据我们的研究结果，我们讨论了近表面NV中心的弛豫限制相干时间的路径。本文提出的表面自旋驱动技术广泛适用于各种受表面诱导退相干影响的量子位平台。
2019-05-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Indistinguishability and Interference in the Coherent Control of Atomic and Molecular Processes
在原子和分子过程的相干控制的背景下，检查的微妙和根本的问题的不可分割性和独立的路径之间的干扰到相同的目标状态，重点放在可能的“哪条路”的信息，由于建立在量子动力学的量子纠缠。由于量子干涉的独立路径之间的同一目标状态发生时，只有当独立的路径是不可区分的，它首先表明，创建有用的相干性（如在文件中定义的）之间的非简并状态的分子随后的量子干涉操作不能实现由原子或分子之间的碰撞，准备在动量和能量本征态。然而，相干性可以从光场转移到原子或分子。使用一个特定的相干控制方案，它表明，这种相干转移和随后的相干相位控制可以很容易地实现的最经典的光的状态，即，光的相干态进一步证明了光的量子态可能通过泄漏某些方向信息来抑制相敏相干控制的程度，而文献中提出的“非相干干涉控制”方案则自动保证了多个激发路径的不可分割性。光解离产物态的量子相干性的可能性也被理解为光解离碎片之间的解纠缠。结果提供了更深入的见解量子相干性产生的原子和分子过程。
2010-02-07 quant-ph
A 10-qubit solid-state spin register with quantum memory up to one minute
与固体中的单个缺陷相关联的自旋为量子信息处理和量子网络提供了有希望的量子比特。最近的实验已经证明了长相干时间，高保真操作和长距离纠缠。然而，到目前为止，控制仅限于几个量子比特，演示了三个自旋的纠缠态。由于需要避免串扰并保护整个寄存器的相干性的量子门，实现更大的多量子位寄存器是具有挑战性的。在本文中，我们提出了新的退相干保护门相结合的选择性相位控制驱动的核自旋的电子自旋的动态去耦。我们使用这些门来实现一个10量子比特的量子寄存器，包括一个氮空位中心的电子自旋和9个金刚石核自旋。通过在所有45个可能的量子比特对之间产生纠缠，我们证明了寄存器是完全连接的，并实现了真正的多体纠缠态，最多可达7个量子比特。最后，我们研究寄存器作为一个多量子位存储器。我们展示了高达63（2）秒的相干时间-单个固态量子比特的最长报告-并证明两个量子比特纠缠态可以存储超过10秒。我们的研究结果使得能够控制具有长相干时间的大型量子寄存器，因此为先进的量子算法和具有固态自旋量子位的量子网络打开了大门。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermal vapor quantum battery based on collective atomic spins
Zhejiang University of Technology（浙江工业大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Southwest Jiaotong University（西南交通大学）；Zhejiang University of Science and Technology（浙江科技大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本文基于热碱金属蒸气中的集体原子自旋集体实现室温量子电池，通过直接测量单位元演化的极值内部能量确定电池容量，并验证了相干与非相干贡献的分解。
2026-04-19 quant-ph
Coupling light to a nuclear spin gas with a two-photon linewidth of five millihertz
惰性气体的核自旋具有极长的相干时间，但无法接近光学光子。在这里，我们实现了光和惰性气体自旋之间的相干界面，这是由碱金属原子介导的。我们证明了稀有气体自旋的光激发，并观察到相干反作用的光的形式，高对比度的双光子谱。我们报告记录的双光子线宽为5 $\pm$ 0.7兆赫（毫赫兹）以上的室温，对应于一分钟的相干时间。这个实验提供了一个示范的相干双向耦合之间的光和稀有气体自旋，使其长寿的自旋相干性可用于在光学领域的操作。
2021-01-30 physics.atom-ph quant-ph
Multimodal Purcell enhancement and optical coherence of Eu$^{\text{3+}}$ ions in a single nanoparticle coupled to a microcavity
该研究将铕掺杂纳米颗粒与光纤基微腔耦合，实现Eu³⁺离子两个跃迁的多模态珀塞尔增强（寿命减半、140倍增强）及3.3 MHz窄线宽，为固态单离子量子处理节点奠定基础。
2025-02-13 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
Decoherence Models for Discrete-Time Quantum Walks and their Application to Neutral Atom Experiments
我们讨论了离散时间量子行走中的退相干现象的唯象模型，区分自旋和空间退相干。我们确定的主导机制，影响量子行走实验实现中性原子行走在光晶格。从测量的空间分布，我们确定了良好的精度，每一步的退相干量，这提供了一个定量的指示，我们的量子行走的质量。特别地，我们发现自旋退相干是导致相干性损失的主要机制。我们还发现，唯一的观察弹道，而不是扩散膨胀的位置空间是不是一个很好的指标的范围内的相干离域。我们通过区分短时间和长时间自旋退相机制的影响提供了进一步的物理见解。我们在离散时间量子行走中引入了相干长度的概念，它量化了空间相干的范围。出乎意料的是，我们发现，准定态退相不修改量子行走的局部性质，而是影响空间相干性。对于相空间中的退相干现象的视觉表示，我们已经开发了一种形式主义的基础上离散模拟的维格纳函数。我们发现，自旋和空间退相干的影响显着不同的动量空间。
2014-12-26 quant-ph
Slowing quantum decoherence of oscillators by hybrid processing
将量子信息编码到相干态的叠加态中是宏观量子相干性实际应用的一个典型代表。然而，这些状态对能量损失非常敏感，非常迅速地失去其非经典方面的相干性。一个可用的确定性策略来减缓这个退相干过程是应用高斯压缩变换之前的损失作为保护步骤。在这里，我们提出了一个确定性的混合保护方案，利用强大的，但可行的相互作用与两级免疫自发发射的ancillas。我们验证了该方案对量子位辅助失相的鲁棒性。我们的方案适用于多个振子中相干态的复杂叠加，值得注意的是，随着相干态振幅的增加，对损失的鲁棒性增强。这个方案可以在原子、固态系统和超导电路的实验中实现。
2021-06-14 quant-ph
Quantum coherence and interference of a single moiré exciton in nano-fabricated twisted semiconductor heterobilayers
本研究通过纳米制备在扭转半导体异质双层中实现单个莫尔激子的量子相干与干涉光学观测，相干时间超10皮秒，并揭示不同势阱间激子耦合，助力莫尔量子技术应用。
2023-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Spontaneous creation and persistence of ground-state coherence in a resonantly driven intra-cavity atomic ensemble
在腔内Rb原子系综中，观察到基态相干的自发产生和持续。我们的系统实现了一个量子擦除器，其中第一个光子的检测准备叠加的基态塞曼子能级，而第二个检测擦除存储的信息。拍频出现在时间延迟的光子-光子符合率（强度关联函数）中。我们从理论上和实验上研究了拍频作为系统参数的函数，发现它们对诸如自发发射等扰动具有显著的鲁棒性。尽管拍频最简单地通过单原子介导的量子干涉产生，但在我们的腔内实验中，涉及原子对的散射路径也会发生干涉。我们提出了一个详细的模型，它确定了所有的干扰源，并占实验现实，如不完美的预泵浦的原子束，腔双折射，和过境的原子在整个腔模式。
2012-11-27 physics.atom-ph quant-ph
