Single-Spin Magnetomechanics with Levitated Micromagnets
我们展示了一个新的机械转导平台的个人自旋量子比特。在我们的方法中，单个微磁体被困在自旋量子位附近的II型超导体中，从而实现两个系统之间的直接磁耦合。通过控制冷却过程中磁体和超导体之间的距离，我们演示了三维俘获，其品质因数约为100万kHz。我们进一步利用大的磁矩质量比，这种机械振荡器耦合到一个单独的氮空位中心在金刚石的自旋自由度的运动。我们的方法提供了一个新的路径，对个人的自旋量子比特与机械运动测试量子力学与介观物体，实现量子网络，和超灵敏的计量。
2019-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnon-Skyrmion Hybrid Quantum Systems: Tailoring Interactions via Magnons
该研究提出磁振子-斯格明子混合量子系统，揭示微磁体磁振子模式与斯格明子量子化螺旋度的强耦合机制，可介导非互易相互作用，为磁性微结构的量子研究与信息处理提供平台。
2024-04-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhanced tripartite interactions in spin-magnon-mechanical hybrid systems
性质完全不同的自由度之间的相干三方相互作用对于量子信息和模拟技术是有用的，但它们通常难以实现，并且在很大程度上未被探索。在这里，我们预测一个三方耦合机制的混合设置，包括一个单一的NV中心和微磁体。我们提出通过调节NV中心与微磁体之间的相对运动来实现单个NV自旋、磁振子和声子之间直接而强烈的三方相互作用。具体地说，通过引入参量驱动（双声子驱动）来调制机械运动（如电阱中捕获的金刚石中的NV自旋或磁阱中的悬浮微磁体的质心运动），我们可以在单量子水平上获得可调谐且强的自旋-磁振子-声子耦合，三重耦合强度最多增加两个数量级。这使得，例如，在具有现实实验参数的量子自旋-磁振子-力学中，固态自旋、磁振子和机械运动之间的三方纠缠成为可能。该协议可以很容易地实现与离子阱或磁阱中的成熟技术，并可能铺平道路的量子模拟和信息处理的直接和强耦合的三方系统的基础上的一般应用。
2023-01-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear dynamics and mechanical frequency combs with a Meissner-levitated micromagnet
Harvard University（哈佛大学）；Ulm University（乌尔姆大学）
本文利用迈斯纳悬浮微磁体的耦合质心与旋转运动，通过参数激励和级联非线性频率混合产生可调间距的机械频率梳，并观察到大振幅下的相位锁定现象，为非线性多模力学和精密传感提供了新平台。
2026-09-14 cond-mat.mes-hall nlin.CD quant-ph
Theory of Silicon Spin Qubit Relaxation in a Synthetic Spin-Orbit Field
我们发展了在磁场梯度存在下单电子硅自旋量子比特弛豫的理论。这种场梯度通常由芯片上的微磁体产生，以允许自旋量子位上的电控量子门。我们建立在一个山谷依赖的包络函数理论，使电子波函数的分析在硅量子点与任意粗糙度的界面。我们假设在Si/SiGe界面处存在单层原子台阶，并研究梯度场的存在如何修改自旋混合机制。我们表明，我们的理论模型可以定量再现的实验测量结果的量子位弛豫在硅中的微磁体的存在。我们进一步详细研究了场梯度如何改变硅自旋量子比特的EDSR拉比频率。虽然这在很大程度上取决于界面粗糙度的细节，但有趣的是，我们发现在具有理想界面的自旋量子比特顶部添加微磁体甚至可以在外部磁场强度的某个间隔内降低EDSR频率。
2022-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Modular nanomagnet design for spin qubits confined in a linear chain
本文提出一种模块化U形纳米磁体设计，用于线性链自旋量子比特的电驱动与寻址，通过微磁模拟和实验验证实现强驱动、弱退相干、低串扰及低外磁场运行。
2022-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherence of a field-gradient-driven singlet-triplet qubit coupled to many-electron spin states in 28Si/SiGe
本研究在28Si/SiGe双量子点中利用微磁体实现了快速单重态-三重态量子比特振荡，品质因子超580，并验证了与相邻量子点自旋态的相干耦合，为基于电荷的双量子比特门奠定基础。
2023-10-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
All-electrical dephasing-protected spin qubits in altermagnets
Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（西班牙高等科学研究委员会）；Quantum Advanced Research Center (QuARC)（量子先进研究中心）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM)（马德里材料科学研究所）；Nordita（北欧理论天体物理学研究所）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
提出交变磁半导体作为可扩展、全电控自旋量子比特平台，利用其内禀有限动量自旋极化实现无磁场量子比特分裂，并通过电学调控实现退相干保护和完整门操作。
2026-07-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Widefield Quantum Sensor for Vector Magnetic Field Imaging of Micromagnetic Structures
INL - International Iberian Nanotechnology Laboratory（国际伊比利亚纳米技术实验室）；Bar-Ilan University（巴伊兰大学）
本研究利用钻石NV中心开发宽场量子传感器，实现微磁结构矢量磁场高精度成像，达到0.52μm分辨率和828nT·Hz⁻¹灵敏度。
2025-12-03 cond-mat.other quant-ph
Squeezing-enhanced dual-channel interference for ground-state cooling of a levitated micromagnet with low quality factor
Fuzhou University（福州大学）；College of Physics and Information Engineering, Fuzhou University（福州大学物理与信息工程学院）
本研究提出一种基于 squeezing 增强量子干涉的双通道冷却方案，通过同时抑制加热散射和增强冷却散射，将实现地面态冷却所需的 Q_c 减少三个数量级，显著提高冷却效率。
2026-02-07 physics.optics quant-ph
Discrete time crystal in the gradient field Heisenberg model
我们表明，时间晶体相位，这是已知的存在基于无序的多体局域化系统，也出现在系统中，本地化是由于强磁场梯度。具体来说，我们研究了有限海森堡自旋链的存在下的梯度场，这可以在实验上实现的量子点系统中使用微磁体或核自旋极化。我们的数值模拟揭示了时间结晶秩序在广泛的范围内的现实量子点参数，证明了长期保存的自旋期望值和渐近形式的互信息。我们还考虑了非驱动系统，并提出了几个诊断多体局域化，是最近研究的补充。我们的研究结果表明，这些非遍历阶段应该是可实现的，在中等大小的量子点自旋阵列，仅使用已证明的实验能力。
2019-12-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
High Fidelity Singlet-Triplet ${S}$-${T_-}$ Qubits in Inhomogeneous Magnetic Fields
利用$S$ - $T_-$子空间，提出了一组适用于双电子量子点中单重态-三重态量子比特的量子门。量子位旋转由所施加的磁场和由微磁体提供的正交场梯度驱动。我们优化了这个量子位的保真度作为磁场的函数，利用“最佳点”，其中旋转频率与能级失谐无关，提供了对电荷噪声的保护。我们模拟门操作和量子位旋转的准静态噪声的存在下，从电荷和核自旋以及泄漏到nonqubit状态，并预测，在硅量子点门的结晶度大于$99\%$可以实现两个近正交的旋转轴。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Electric-field control and noise protection of the flopping-mode spin qubit
基于单电子在双量子点约束势中的离域，提出并分析了电偶极自旋共振的“翻转模式”机制。与传统的单点自旋共振配置相比，电荷的离域使电子偶极矩最大化。通过计算有效自旋拉比频率和单量子比特门的量子数，我们从理论上研究了双量子点到单量子点的交叉过程中自旋量子比特的翻转特性.触发模式机制优化了由外部微磁体产生的人工自旋轨道效应，并利用了外部可控的最佳点的存在，其中量子位与电荷噪声的耦合被高度抑制。我们进一步分析了存在纵向磁场梯度的情况下的最佳点行为，这引起了对电荷波动具有降低的灵敏度的二阶最佳点。
2019-08-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Device characterization of Si$/$SiGe double quantum dots using exchange oscillations in Earth's magnetic field
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；The University of New South Wales（新南威尔士大学）；Diraq
该研究利用Si/SiGe的固有核自旋磁场梯度，开发了无外加磁场的量子点交换振荡表征工具，延长了量子比特相干时间，实现了剩余交换的高分辨率表征。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence of electron spin qubit during transfer between two semiconductor quantum dots at low magnetic fields
本文理论分析了低磁场下自旋量子比特在两个半导体量子点间绝热转移时的退相干机制，指出低隧穿耦合会放大各类误差，并提出硅基系统中实现高保真度转移所需的隧穿耦合条件。
2024-11-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Integration of Cobalt Ferromagnetic Control Gates for Electrical and Magnetic Manipulation of Semiconductor Quantum Dots
Nanoelectronic Devices Laboratory (Nanolab), IEM EPFL, 1015 Lausanne, Switzerland（洛桑联邦理工学院电气工程学院纳米电子器件实验室）；Interdisciplinary Center for Electron Microscopy, EPFL, 1015 Lausanne, Switzerland（洛桑联邦理工学院跨学科电子显微镜中心）；Hybrid Quantum Circuits Laboratory (HQC Lab), IPHYS EPFL, 1015 Lausanne, Switzerland（洛桑联邦理工学院物理研究所混合量子电路实验室）
本文提出了一种利用钴铁磁控制门集成多栅 FD-SOI 纳米线，实现半导体量子点的电和磁操控，展示了其在量子计算中的应用潜力。
2025-01-10 cond-mat.mes-hall cs.SY eess.SY
Magnonic cavity-enhanced quantum magnetometry with nitrogen-vacancy centre ensembles
National Institute of Technology Calicut（国立卡利卡特技术学院）
本研究提出基于一维YIG/CoFeB磁振子晶体的芯片式NV磁强计，通过磁振子腔增强灵敏度，预测临界耦合读出下灵敏度达93 pT/√Hz，明确了天线耦合等关键设计参数。
2026-10-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Nanoskyrmions
在凝聚态物理中，Skyrmion是一种典型的拓扑自旋结构。这种非平凡的状态可以得到解决相应的微磁模型，其中的磁化被视为一个连续的经典矢量场。在这里，我们引入了一个新的概念，量子skyrmions的纳米尺寸。这种独特的磁性状态可以在自旋为1/2的低维磁体中形成，其特征在于强的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。这个概念也可以应用到通常的自旋系统的特点是一个非零交换相互作用，如果量子解决方案的问题是可访问的。为了完成这样的量子nanoskyrmion状态的表征，我们分析基函数给出最大的贡献，在不同的外部磁场和温度值的基态。我们观察到，量子skyrmionic状态是稳定的，即使相应的经典skyrmionic解决方案已经经历了相变向极化铁磁态。
2018-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el quant-ph
Annihilation of topological solitons in magnetism with spin wave burst finale: The role of nonequilibrium electrons causing nonlocal damping and spin pumping over ultrabroadband frequency range
我们不仅再现了最近实验中观察到的短波长自旋波爆发[S。Woo等人，Nat. Phys. 13，448（2017）]关于磁场驱动的两个磁畴壁（DW）的湮灭，但是，此外，我们预测这种设置在没有任何偏置电压的情况下另外产生电子自旋电流的高度不寻常的泵送。在湮灭的瞬间之前，它们的功率谱是超宽带的，因此它们可以通过逆自旋霍尔效应被转换成在时间上快速变化的电荷电流，作为带宽为$\simeq 27$ THz的THz辐射源，其中最低频率由所施加的磁场控制。自旋泵源于由包含畴的局域磁矩（Lmf）的经典动力学引入到电子的量子哈密顿量中的时间相关场。泵浦电流携带自旋极化的电子，反过来，施加反作用在非局部阻尼的形式，这是传统的本地吉尔伯特阻尼的两倍以上。的非本地阻尼可以大大修改发射SW的频谱相比，广泛使用的微磁模拟传导电子完全不存在。由于我们使用完全微观（即，Hamilton）框架下，自洽地将含时电子非平衡格林函数与Landau-Lifshitz-Gilbert方程相结合，我们还证明了以前推导的唯象公式错过了超宽带自旋泵，同时低估了非平衡电子引起的非局域阻尼的大小.
2021-06-24 cond-mat.mes-hall nlin.PS quant-ph
Exploring the magnetic properties of individual barcode nanowires using wide-field diamond microscopy
条形码磁性纳米线通常在具有多于一种片段类型的单个主体中包括多层磁性结构。有趣的是，由于选择性功能化和层之间的新型相互作用，条形码磁性纳米线引起了人们的极大关注，特别是在生物工程领域。然而，在单个纳米线水平上分析它们的磁性仍然具有挑战性。在此背景下，在本文中，我们研究了在室温下在环境条件下的磁性纳米线的表征的基础上获得的磁性图像通过宽场量子显微镜与金刚石中的氮空位中心。因此，我们可以提取的临界磁性能，如饱和磁化强度和磁化率，单根纳米线通过比较实验结果与微磁学模拟。这项研究开辟了一个通用的表征方法，适合于个别磁性纳米线的可能性。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
