Qubit lattice coherence induced by electromagnetic pulses in superconducting metamaterials
量子比特（qubit）是量子信息处理方案的核心。目前，固态量子比特，特别是超导量子比特，似乎满足了可行的量子计算机的构建要求，因为它们表现出相对较长的相干时间，极低的耗散和可扩展性。在包括约瑟夫森结的宏观电路中实现量子相干性的可能性，由Legett在20世纪80年代设想，第一次在电荷量子比特中被证明;从那时起，在低电容约瑟夫森结电路中利用宏观量子效应允许实现几种超导量子比特。此外，量子位之间的耦合已经成功地实现了多量子位逻辑门的构建和几种算法的实现。在这里，它表明，诱导量子比特晶格相干以及两个显着的量子相干光学现象，即，自诱导透明性和迪克型超辐射，可以在包括超导电荷量子比特的量子超材料中的光脉冲传播期间发生。所产生的量子比特晶格脉冲形成与电磁脉冲同步传播的复合“量子呼吸器”。超导量子超材料中这种效应的实验证实可能为潜在的强大量子计算开辟一条新途径。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall
Spin-coherence characterization of boron vacancy defects in hexagonal boron nitride with broadband microwave pulses
The University of Tokyo（东京大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Tokyo University of Technology（东京都立科学技术大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology（产业技术综合研究所）
研究通过宽带微波脉冲表征六方氮化硼中负电荷硼空位缺陷的自旋相干时间，揭示其相干特性并提供评估范德瓦尔薄膜中自旋缺陷相干性的有效方法。
2026-04-30 cond-mat.mes-hall
Optical initialization of hole spins in p-doped quantum dots: orientation efficiency and loss of coherence
本文研究了最近提出的利用亚皮秒圆偏振激光脉冲耦合三电子态实现$p$掺杂量子阱或量子点系统空穴自旋初始化的方案。我们分析了自旋初始化的效率，并预测了由于脉冲激发本身以及声子诱导的自旋退相而导致的固有自旋相干损失，两者都发生在驱动激光脉冲的时间尺度上。我们发现，所实现的取向效果的程度的比例不依赖于脉冲面积，但对温度和失谐敏感。确定了最佳激励参数。
2018-01-10 cond-mat.mes-hall
Multiple-pulse coherence enhancement of solid state spin qubits
我们描述了如何通过应用设计的电子自旋共振脉冲序列来延长固体中的局域电子自旋（即固态自旋量子比特）的自旋相干时间。特别地，由于由核自旋触发器动力学的非马尔可夫时间波动引起的电子自旋共振频率的谱扩散而引起的自旋回波衰减可以使用类似于核磁共振中的Carr-Purcell-Meiboom-Gill脉冲序列的多脉冲序列来强烈抑制。在GaAs量子点和Si：P量子计算机结构中，使用具有偶数个脉冲的复合序列可以将自旋相干时间增强4-10倍。
2007-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Reducing decoherence of the confined exciton state in a quantum dot by pulse-sequence control
研究了超短脉冲激发下量子点中激子态的声子诱导退相。我们发现，多脉冲控制导致的光学激发态的相干性的显着改善。对于一个固定的控制时间窗口，优化的脉冲控制往往会导致更高程度的相干性比一个平滑的单高斯脉冲的控制。对于2-3个脉冲来说，失相的减少已经相当可观。
2005-11-10 cond-mat.mes-hall
Exploring coherence of individual excitons in InAs quantum dots embedded in natural photonic defects: influence of the excitation intensity
量子少能级系统的精确光学响应关键取决于入射脉冲面积的精确选择。我们利用四波混频（FWM）光谱来推断单个InAs量子点（QD）的相干响应和动力学，并研究它们的脉冲面积依赖性。通过结合原子力显微镜与四波混频高光谱成像，我们发现，检索的四波混频信号来自于封闭在自然光子缺陷中的单个量子点。在这些缺陷中优化的光-物质耦合使我们能够在宽范围的驱动场振幅中进行研究。当改变激发激光脉冲的脉冲面积时，双脉冲四波混频技术可以解决所谓的拉比旋转问题。我们调查这些拉比旋转内的两个和三个级别的系统，从理论上和实验上，并解释其阻尼耦合到声学声子。为了突出脉冲面积影响的重要性，我们表明，声子诱导的量子点激子的退相依赖于脉冲强度。
2017-04-11 cond-mat.mes-hall
Optical coherence storage in dark exciton states using spin-dependent three-pulse photon echo
本研究提出利用自旋依赖受激光子回波，将 InGaAs/GaAs 量子阱中激子相干态转移至长寿命暗激子，从而显著延长光子回波信号的相干衰减时间。
2023-12-05 cond-mat.mes-hall
Levitons in helical liquids with Rashba spin-orbit coupling probed by a superconducting contact
考虑了在Rashba自旋轨道耦合作用下，由两个含时外加电压驱动并与薄超导体相连的二维拓扑绝缘体的单边输运性质.我们专注于一个训练的洛伦兹形脉冲，这是已知的二维电子气中产生相干单电子激发的情况下，并证明他们是最小的激发电荷传输也在螺旋边缘状态，即使在存在的自旋轨道相互作用。重要的是，洛伦兹形脉冲的这些特性可以通过计算薄超导体上粒子散射产生的电荷噪声来测试。这代表了一种新的设置，其中可以实现电子量子光学实验与螺旋状态，超导接触作为一个有效的分束器。通过详细说明这种配置，我们还评估了碰撞Hong-Ou-Mandel配置中的电荷噪声，表明由于Rashba相互作用引起的特殊效应，在零延迟出现非零倾角。
2019-11-09 cond-mat.mes-hall
Coulomb interactions and the spatial coherence of femtosecond nanometric electron pulses
电子的横向相干性在高分辨率电子显微镜、点投影显微镜、低能电子显微镜和各种其它应用中是极其重要的。其中许多的脉冲版本最近已经实现，主要依赖于飞秒激光触发电子发射从尖锐的针源。我们在这里观察电子干涉条纹和测量如何成为减少干扰的可见度，因为我们增加电子束团电荷。由于这里产生的电子的非常强的时空限制，我们观察到的可见度降低已经在平均电子束团电荷小于1个电子每脉冲，由于随机性质的发射过程。我们可以充分和定量地解释基于模型模拟的相干性的损失。通过van Cittert-Zernike定理，我们可以将可见度的降低与有效源尺寸的增加联系起来。最后，我们讨论了发射度，亮度和量子简并度，这对许多依赖于脉冲相干电子的设置和设备有直接的影响。
2021-12-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dynamical suppression of fluctuations in an interacting nuclear spin bath of a self-assembled quantum dot using multiple pulse nuclear magnetic resonance
量子点中的电子自旋量子比特相干性最终受到随机核自旋浴涨落的限制。在这里，我们的目标是消除这种随机性，使纺丝浴演变确定性。我们引入自旋浴控制序列，系统地结合哈恩和固体回声，以抑制非均匀加宽和核-核相互作用。对自组装量子点的实验表明，核自旋相干性增加了五倍。数值模拟表明，这些序列可以用来抑制点缺陷和掺杂自旋系统中通过量子位-量子位相互作用引起的退相干。
2017-11-20 cond-mat.mes-hall
Spin coherence generation and detection in spherical nanocrystals
对单电荷半导体纳米晶体系综的电子自旋取向和短光脉冲探测进行了理论描述。考虑了球形纳米晶体中价带的复杂结构。结果表明，抽运脉冲注入的电子自旋方向既依赖于抽运脉冲的螺旋度，又依赖于抽运脉冲的功率。结果表明，光脉冲的训练可以使驻留电子自旋完全取向。发展了自旋法拉第效应、克尔效应和椭圆率效应的微观理论，并讨论了这些信号的光谱灵敏度。我们表明，在周期性泵浦下，电子自旋的明显锁模发生，并表现为显着的自旋信号在泵和探测脉冲之间的负延迟。
2012-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond nonlinear ultrasonics in gold probed with ultrashort surface plasmons
由超快时间尺度上的晶格振动引起的基本相互作用对于现代纳米科学和技术变得越来越重要。在太赫兹频率范围内和整个布里渊区的声学声子的物理性质的实验访问是至关重要的理解电和热传输固体及其化合物。在这里，我们报告的产生和非线性传播的巨型（1%）声应变脉冲的混合金/钴双层结构探测超快表面等离子体干涉。这种新技术允许任意超快声学瞬态的明确表征。在晶体金层中传播距离为100 nm之后，巨大的声脉冲已经经历了实质性的非线性整形。与Korteveg-de Vries模型的良好一致性表明，未来在室温下金属中纳米尺度的定量非线性飞秒太赫兹超声。
2012-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spin Coherence and $^{14}$N ESEEM Effects of Nitrogen-Vacancy Centers in Diamond with X-band Pulsed ESR
本文报道了在X波段磁场（280-400 mT）和低温（2-70 K）下，金刚石中负电荷氮空位中心（NVPDMATHABMM）系综的脉冲ESR实验。通过高能电子辐照和随后的退火，制备具有本体浓度为$2\cdot 10^{13}$ cm $^{-3}$至$4\cdot 10^{14}$ cm $^{-3}$的合成IIb型金刚石中的NV $^-$中心（氮杂质浓度$<1$ ~ppm）。我们发现，适当的辐射后退火（1000 $^\circ$ C 60分钟）是至关重要的辐射损伤的修复和恢复长的电子自旋相干时间的NV $^-$ s。退火后，在5~K温度下获得了T $_2 = 0.74$ ~ms的自旋相干时间，仅受天然丰度金刚石中$^{13}$ C核谱扩散的限制。在X波段磁场下，观测到了源自中心$^{14}$ N核的强电子自旋回波包络调制（ESEEM）。ESEEM光谱分析允许精确测定$^{14}$ N核超精细和四极张量。此外，ESEEM效应从两个近端$^{13}$ C网站（第二最近的邻居和第四最近的邻居）解决和各自的$^{13}$ C超精细耦合常数提取。
2016-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electronic coherence and coherent dephasing in the optical control of electrons in graphene
电子相干性对于量子力学固态性质的获取和控制至关重要。使用纯粹的电子可观测的光电流，我们测量了石墨烯中22 +/- 4 fs的电子相干时间。光电流非常适合测量电子相干性，因为它是量子路径干涉的直接结果，由两个超短双色激光脉冲之间的延迟控制。由第一脉冲注入的布居振幅与由第二脉冲产生的布居振幅之间的干涉的最大延迟确定电子相干时间。特别是，数值模拟表明，实验数据产生的电子相干时间的下限和相干退相掩盖了较低的相干时间。我们希望我们的研究结果将显着推进理解的相干量子控制的固态系统，从弱场激发强驱动系统。
2021-07-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ultrafast mapping of optical polarization states onto spin coherence of localized electrons in a semiconductor
实验证明了用单脉冲激光制备GaAs施主束缚电子自旋态的超快方法。一个预备脉冲的每个偏振态都有一个直接映射到自旋态上，在庞加莱球（光子偏振）和布洛赫球（自旋）状态表示之间有双射对应。该制备受激拉曼过程控制，并且比自发发射和自旋退相快几个数量级。类似的动力学支配着我们对自旋相干性的超快光学克尔探测，从而获得了自旋态层析成像。双脉冲制备的实验表明，制备方法具有加性特征。这些现象的利用对于量子信息方案是有价值的。
2011-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
How to Enhance Dephasing Time in Superconducting Qubits
我们从理论上研究了设计的脉冲序列对恢复超导量子比特中由于背景噪声而丢失的量子相干性的影响。我们考虑了1/f噪声和随机电报噪声，并表明量子比特相干时间可以通过精心设计的脉冲序列大大增强。相反，在外部脉冲序列下的量子比特相干性的时间依赖性可以用作提取超导量子比特中的噪声机制的光谱工具，即通过使用Uhrig的脉冲序列，可以获得关于噪声的谱密度的矩的信息。我们还研究了脉冲序列对强耦合涨落影响下量子比特演化的影响，发现脉冲序列的应用抑制了退相干中的非高斯特征.
2008-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Coherent Magnetism and Spin-Orbit Interaction in Garnet Films Probed with Femtosecond Magneto-Optical Four Wave Mixing
本文报道了在飞秒激光脉冲激发下石榴石薄膜中自旋态的退相。结果表明，利用外加静磁场可以有效地产生和控制磁光四波混频信号。两个或三个飞秒脉冲的自衍射允许我们独立地确定相干响应时间（$T_2$ <50 fs）和发生在几个步骤中的布居弛豫。在激光诱导的退磁之后，自旋-晶格弛豫是主要机制（$T_{1,spin-lat}$ <1.35 ps），并且磁化的旋进发生在稍后的时间（$T_{1,prec}$ <150 ps）。考虑到自旋的基本相对论量子动力学，用多能级类氢系统模拟自旋态的相干响应。我们的实验方法是通用的，并开辟了研究有序磁系统中的量子磁性在信息和通信技术中的应用。
2013-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Control and coherence of the optical transition of single defect centers in diamond
我们证明了金刚石中单个氮空位缺陷中心光学跃迁的相干控制。应用短共振激光脉冲，我们观察到光学拉比振荡的半周期短至1纳秒，一个数量级短于自发发射时间。通过研究拉比振荡的衰减，我们发现退相干主要是由激光诱导的光谱跃迁引起的。通过使用低功率探测脉冲作为失谐传感器和应用后选择，我们证明了光谱扩散可以克服在这个系统中产生相干光子。
2010-05-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical control of electron spin coherence in CdTe/(Cd,Mg)Te quantum wells
从理论和实验上研究了圆偏振和线偏振短脉冲激光对量子阱电子自旋相干性的光学控制。为此，在n掺杂CdTe/（Cd，Mg）Te量子阱结构的相干电子自旋动力学测量的时间分辨泵浦-探测克尔旋转，使用带负电荷的激子（trion）状态的共振激发。在外加磁场中，由激光控制脉冲引起的电子自旋拍频信号的幅度和相移取决于泵浦控制延迟和控制相对于泵浦脉冲的偏振。实验上隔离了由于控制而对泵浦诱导信号的加性和非加性贡献。这些贡献可以很好地描述在一个两能级模型的框架内的光激发的驻留电子的trion。
2009-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Dynamics of rotating Bose-Einstein condensates probed by Bragg scattering
气态玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）已成为研究量子化涡旋动力学的重要实验平台。在这项工作中，我们使用双光子多普勒敏感的布拉格散射研究的旋转钠BEC。我们分析了微观流场和目前的实验室测量的粗粒度的速度分布。与飞行时间成像不同，布拉格散射对旋转方向敏感，因此对冷凝物的相位敏感。此外，我们已经非破坏性地探测涡流场使用的序列的两个布拉格脉冲。
2006-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
