Quantum coherence in a degenerate two-level atomic ensemble: for a transition $F_e=0\leftrightarrow F_g=1$
研究了线偏振光驱动的$F_e=0\leftrightarrow F_g=1$跃迁和圆偏振光探测的量子相干性效应。由于驱动Rabi频率和塞曼分裂之间的相干性，获得了电磁诱导透明，电磁诱导吸收，以及从正到负色散的转变，以及在宽光谱范围内相干振荡的布居数。在泵浦-探测失谐量为零的情况下，预言了光的亚光速和超光速传播。最后，相干布居俘获态对这种系综中的折射和吸收不太敏感。
2002-11-11 quant-ph
Complementarity of which-path information in induced and stimulated coherences via four-wave mixing process from warm Rb atomic ensemble
本研究通过双路径干涉仪和两个四波混频原子系综，建立了诱导与受激相干性中干涉可见度、并发性和可预测性的互补关系，并区分了量子与经典行为。
2024-03-13 quant-ph
Characterizing the spin state of an atomic ensemble using the magneto-optical resonance method
利用原子系综的量子信息协议需要制备系综的相干自旋态（CSS）作为重要的起点。我们研究了在石蜡包被的蒸气室中用磁光共振方法表征铯原子的自旋态。处于恒定磁场中的原子受到非共振激光束和射频磁场的作用。塞曼子能级的光谱，特别是弱二次塞曼效应，使我们能够测量自旋取向，原子数和横向自旋相干时间。值得注意的是，在D1线上使用894nm泵浦光，确保状态F=4，m_F=4为暗态，帮助我们实现优于98%的自旋取向。因此，我们可以建立一个高精度的CSS，这是至关重要的原子纠缠态的分析。
2003-09-29 quant-ph
Coherence measure of ensembles with nonlocality without entanglement
本文提出基于$l_1$相干范数的度量来定量评估正交乘积态系综的量子性，并建立该度量与LOCC下最小误差态区分最优成功概率的关系，以构建不同乘积系综间的层级。
2025-06-17 quant-ph
Characterizing the functional role of quantum coherence in energy transfer
University College London（伦敦大学学院）
利用Nakajima-Zwanzig投影算子推导记忆核恒等式，量化本征能量基下量子相干对广义能量转移速率的影响，并应用于二聚体-结构声子浴模型展示相干对能量转移的调制作用。
2026-10-14 physics.chem-ph quant-ph
Observation of prolonged coherence time of the collective spin wave of atomic ensemble in a paraffin coated Rb vapor cell
我们报道了在石蜡包被的池中热~（87）Rb原子系综的集体自旋波的相干时间的延长。自旋波是通过受激拉曼过程制备的。长的相干时间是通过延长使用石蜡涂层的自旋的寿命和最小化的最佳实验配置的退相来实现的。在写入过程中观察到的长时间延迟的受激Stokes信号表明，所制备的自旋的寿命延长;在读取过程中的反Stokes信号的衰减的直接测量表明，在最小化退相后的相干时间高达300 us。这比基于Duan-Lukin-Cirac-Zoller（DLCZ）及其改进方案的热原子系综的类似实验中报道的相干时间长100倍。这种延长的相干时间设定了基于此类协议的量子中继器的存储时间上限，这对于实现长距离量子通信至关重要。先前报道的在写入过程中由于在具有缓冲气体的样品池中的碰撞而导致的荧光背景在没有缓冲气体的池中也减少。
2009-01-23 quant-ph
Coherence measures in the strictly incoherent operation framework and its application in the multi-path interferometer
School of Science, Beijing Information Science and Technology University（北京信息科技大学理学院）
本文在严格非相干操作框架下，基于保真度提出一种新的相干度量，推导其解析表达式及与其他度量的关系，证明其单调性，并将其应用于多路径干涉仪中波动性的刻画，给出保真度形式的波粒二象性关系。
2026-06-18 quant-ph
Coherence and Rydberg blockade of atomic ensemble qubits
我们证明了多原子系综量子比特的$|W\rangle$态编码。使用光学捕获的Rb原子的$T_2$相干时间是2.6（3）ms的$\bar N=7.6$原子和规模约成反比的原子数。两个系综量子比特之间的强里德堡封锁被证明与$0.89(1)$的保真度和$\sim \hspace{-.05cm}1.0$的保真度时，后选择控制系综激发。这些结果是原子系综确定性纠缠的重要一步。
2015-07-18 physics.atom-ph quant-ph
On the coherence veryfication of the continuous variable state in Fock space
量子光学中几乎所有新的可观测现象都与量子相干性有关。这里的相干性是由状态内部的相对相位决定的。遗憾的是，到目前为止，量子光学中所有相关的实验结果都对相干态的相位信息不敏感。在量子光学的许多问题中，相位信息的缺失会导致严重的后果。例如，一个双模压缩态的系综是经典系综，如果每个态的相位是完全随机的;但如果每个态的相位是固定的，它是非经典系综。作为一种及时的应用，在双模压缩态系综中验证这种相位信息对于连续变量量子隐形传态（CVQT）实验的有效性至关重要。在这里，我们给出了一个简单的方案来区分两种不同的状态的系综：Ruffel-Sanders系综，其中每个压缩态发射的相位值从$0-2π$均匀分布;和van Enk-Fuchs系综，其中发射具有固定（但未知）的相位为每个状态的相同的状态。我们相信，我们的建议可以帮助我们更清楚地了解到目前为止，现有的双模压缩态是否确实是非经典态，可以作为纠缠资源。
2002-03-14 quant-ph
Long-lived coherences in strongly interacting spin ensembles
本文在稠密NV中心金刚石系综中使用类CPMG脉冲序列，揭示非理想旋转偏置通过线性有效场保护长寿命相干性，并据此定量表征无序、偶极相互作用及自旋物种密度。
2023-09-27 quant-ph
Generating coherence and entanglement with a finite-size atomic ensemble in a ring cavity
提出了一个模型，研究了高Q环形腔中有限大小原子系综与简并反向传播场模相互作用所产生的相干和纠缠。我们的方法适用于一个任意数量的原子N，并包括整个系综场的空间变化。我们报告了几个新的有趣方面的相干性和纠缠行为时出现的原子系综的大小不采取的热力学限制N>>1。在这种条件下，发现对向传播的腔模虽然在热力学极限下是互不相干的，不存在单光子干涉，但在与有限尺寸的原子系综相互作用后，可以使这些模相互相干并产生干涉.研究还发现，原子在有限尺寸范围内的空间重新分布导致集体玻色子模的非正交性。这种非正交性导致了超聚束效应，即单个腔模和不同模式的光子之间的相关性比热场的光子之间的相关性更强。然而，我们发现，相关性不足以违反柯西-施瓦茨不等式，并产生压缩和纠缠模式之间。因此，我们研究了对数负性的谱分布和输出场的方差。这些函数决定了输出腔场的压缩和纠缠特性，可以用零差技术测量。我们发现纠缠在频谱的几个分量上重新分布，并且有限尺寸效应将纠缠集中在频谱的零频率分量上。
2011-09-14 quant-ph
Characterizing temperature and strain variations with qubit ensembles for their robust coherence protection
本文提出非平衡回波方法，利用第二个自旋重聚焦核自旋的四极与超精细相互作用变化，在金刚石核自旋系综中实验实现20倍相干时间提升，并理论预测可在25 K温度不均匀性下达到400倍改善。
2022-05-06 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Coherence of Nitrogen-Vacancy Electronic Spin Ensembles in Diamond
本文对室温下高纯金刚石中氮空位色心系综的电子自旋退相干进行了实验和理论研究。在适当的条件下，我们发现系综NV自旋相干时间（T_2）与单个NV相当，对于天然丰度为13 C且顺磁杂质密度约为10^15 cm^（-3）的样品，T_2 > 600微秒。我们还观察到一个急剧下降的相干时间与未对准的静态磁场相对于NV电子自旋轴，与NV耦合到13 C核自旋浴的理论建模一致。由室温NV系综提供的长相干时间和增加的信噪比将有助于NV中心在精密磁力测量和量子信息中的许多应用。
2011-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Characterizing and optimizing qubit coherence based on SQUID geometry
当代频率可调谐超导量子比特中退相干的主要来源是1/ $f$磁通噪声。为了了解它的起源，并找到方法，以尽量减少其影响，我们系统地研究了磁通噪声幅度在50多个磁通量子位与不同的SQUID几何参数，并比较我们的结果位于周围的SQUID环接口的磁自旋缺陷的微观模型。我们的数据与以前提出的模型的扩展，在调查SQUID的电流分布的数值模拟的基础上。我们的结果和详细的模型提供了指导，以尽量减少在未来的电路磁通噪声敏感性。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Long-lived coherence in driven spin systems: from two to infinite spatial dimensions
在强相互作用自旋的无序集合中，在周期性脉冲驱动下出现的长寿命相干性为未来的量子技术提供了巨大的优势，但这种现象的物理起源和关键特性仍然知之甚少。我们从理论上研究了不同维数的系综中的这种效应，并预测了在二维和无限维（每个自旋都与所有其他自旋耦合）系统中存在长寿命的相干态，这对量子传感和量子信息处理特别重要。我们探讨了从二维到无限维的过渡，并表明在所有维度的长时间相干动力学是定性相似的，虽然短时间的行为是截然不同的，表现出依赖于维度的奇异性。我们的研究建立了不同维度的长寿命相干性的共同物理起源，并表明这种效应是具有位置无序的强耦合自旋系统的一个普遍特征。我们的研究结果奠定了基础，利用长寿命的相干在一系列的应用，从量子传感与二维自旋系综，量子信息处理与无限维自旋系统中的腔QED设置。
2021-07-12 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
Characterizing non-Markovianity via quantum coherence based on Kirkwood-Dirac quasiprobability
本文提出一种基于 Kirkwood-Dirac 拟概率虚部演化的非马尔可夫性新度量，在单双量子比特系统中验证其检测能力不逊于 $\ell_{1}$ 范数相干性，为分析非马尔可夫动力学提供了实验易获取且物理直观的新视角。
2025-06-26 math-ph math.MP quant-ph
Insufficiency of Pure-State Ensembles in Characterizing Transformations of Entangled States under LOCC
School of Information Science and Engineering, Shandong University（山东大学信息科学与工程学院）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）
本文指出纯态集合的性质不足以确定LOCC下混合纠缠态的转换条件，反驳了基于纯态集合性质推断混合态转换可能性的假设。
2025-12-25 quant-ph
Collapses and revivals of stored orbital angular momentum of light in a cold atomic ensemble
本文报道了铯原子冷系综中光的轨道角动量的存储。我们利用布拉格衍射来恢复入射光场施加到原子相干性中的存储光学信息。所存储的信息可以通过施加的磁场进行操纵，并且我们能够观察到由于存储的原子塞曼相干性的旋转超过15 $μs$的时间而导致的崩溃和复兴。
2009-01-07 quant-ph
Coherence protection and decay mechanism in qubit ensembles under concatenated continuous driving
自旋量子比特的密集集合对于量子应用是有价值的，尽管它们的相干性保护仍然具有挑战性。连续动态解耦可以保护系综量子比特免受噪声的影响，同时允许门操作，但它会受到驱动引入的额外噪声的阻碍。级联连续驱动（CCD）技术原则上可以缓解这个问题。在这里，我们提供了更深入的了解CCD下的动态，Floquet理论的基础上，导致优化的状态保护，通过调整CCD方案中的驱动参数，以诱导模式演化控制。我们实验证明了改进的控制，同时解决了密集的氮空位（NV）合奏与$10^{10}$自旋。我们实现了一个实验的15倍的改进，在相干时间为任意的，未知的状态，和一个500倍的改进，为任意的，已知的状态，对应于驱动的边带和中心带产生的莫洛三重态，分别。我们可以通过优化驱动参数以考虑影响我们系统的噪声来实现这种相干时间增益。通过扩展广义布洛赫方程的方法，CCD的情况下，我们确定的噪声源，占主导地位的衰减机制在NV合奏，确认我们的模型的实验结果，并确定产生最佳的一致性的驱动强度。我们的结果可以直接用于优化连续驱动和浴驱动下的量子比特相干性保护，并使应用于鲁棒脉冲设计和量子传感。
2020-08-20 physics.atom-ph quant-ph
Dephasing Noise Simulation for Coherence-Generating Devices
本文通过定理完整刻画量子门中退相噪声集合及其模拟条件，解析计算量子比特门的量化器，并结合实验数据证明存在不可约化为输入输出态退相的门退相噪声，从而推进相干生成资源理论。
2024-03-28 quant-ph
Wavelength convertible quantum memory satisfying ultralong photon storage and near perfect retrieval efficiency
研究了自旋态非均匀展宽的双λ型固体系综中波长可转换量子存储器的量子相干性控制。与自旋衰减均匀的典型原子介质不同，自旋非均匀加宽的固体系综需要在量子相干性控制中进行反直觉的访问，以避免自发发射引起的量子噪声。固体系综中的这种量子相干性控制导致接近完美的恢复效率，并且适用于高达自旋相位弛豫时间的超长光子存储。在这里，反直观的量子相干性控制的基本物理不仅为双光子（拉曼）相干瞬态，但也为一个详细的相干转移机制，导致频率上/下转换。这项工作揭示了量子光学存储器的潜在应用，满足无噪声，近乎完美，超长和多模光子存储，其中量子中继器，可扩展纠缠量子比特和磁力测量将是即将到来的受益者。
2018-02-20 quant-ph
Floquet analysis of coherence in periodically driven diamond NV ensemble systems
Ajou University（亚洲大学）；Korea Research Institute of Standards and Science（韩国标准科学研究院）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）
通过WAHUHA序列延长NV系综有效退相时间至31微秒，但直流磁灵敏度提升有限；利用有限脉冲Floquet分析揭示相位缠绕和准能带折叠导致光谱重塑并抑制响应斜率。
2026-09-18 quant-ph
Optimizing a Dynamical Decoupling Protocol for Solid-State Electronic Spin Ensembles in Diamond
我们证明了通过优化的动力学解耦（DD）的金刚石中的氮空位（NV）中心的致密系综的自旋相干时间的显着改善。冷却样品到$77$ K抑制纵向自旋弛豫$T_1$效应和DD微波脉冲被用来增加横向相干时间$T_2$从$\sim 0.7$ ms到$\sim 30$ ms。我们扩展以前的工作单轴（CPMG）DD对任意自旋状态的保存。脉冲和失谐误差的理论和实验表征后，我们比较各种DD协议的性能。我们确定，保持任意自旋状态的最佳控制方案是一个递归的协议，级联版本的XY 8脉冲序列。改善的自旋相干性可能对改善交流磁力测量的灵敏度产生直接影响。此外，该协议可以用于更密集的金刚石样品，以增加相干时间高达NV-NV相互作用时间尺度，这是朝着创建量子集体NV自旋态迈出的重要一步。
2015-07-14 quant-ph
Mesoscopic Spin Coherence in a Disordered Dark Electron Spin Ensemble
Seoul National University（首尔大学）；Ajou University（亚洲大学）；Korea Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）
该研究通过迭代协议在钻石中实现高极化介观自旋集体，揭示了相干驱动与局部无序的竞争机制，为量子传感和模拟提供了新资源。
2026-02-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Characterizing Many-body Dynamics with Projected Ensembles on a Superconducting Quantum Processor
本文在16量子比特超导处理器上利用投影系综实验研究了混沌量子多体系统，通过观测Haar分布投影系综证实了深度热化，并引入系综平均熵建立多体信息泄漏基准，为量子多体动力学研究铺路。
2025-06-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Coherent Ro-vibrational Revivals in a Thermal Molecular Ensemble
我们报道了氮分子热系综振动相干性演化的实验和理论研究。通过相干反斯托克斯拉曼散射检测振动相干性的旋转退相和再定相。振转耦合的存在和旋转浴的离散能谱导致一个全新的类的完整和分数振转复苏。在纳秒时间尺度上，亚皮秒时间分辨率的丰富的振转动力学使我们能够确定二阶振转常数$gamma_e$和评估控制退相干的新的可能性。
2012-02-18 quant-ph
Interaction-Assisted Spin Coherence in a Multimode Trapped Atomic Ensemble
College of William and Mary（威廉与玛丽学院）
本文研究多模囚禁原子系综中热占据导致的拉姆齐对比度衰减，提出弱轴分辨哈密顿理论，发现交换相互作用可恢复集体相干性，且交叉耦合遵循逆平方热标度。
2026-10-08 quant-ph
A numerical study of the spatial coherence of light in collective spontaneous emission
本文数值研究稀薄原子系综集体自发辐射的光空间相干性，其由亚辐射主导，不依赖粒子数反转，关键品质因数为 N/(L/λ)。
2024-08-20 quant-ph
Atom Lasers, Coherent States, and Coherence:II. Maximally Robust Ensembles of Pure States
正如在Wiseman和Vaccaro [quant-ph/9906125]中所讨论的，远高于阈值的光学或原子激光的定态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。我们感兴趣的是，如果有任何一个，这些描述的$ρ_{ss}$，是更自然的。在前面的文章中，我们集中讨论了这样的描述是否是物理可实现的（PR）。在本文中，我们调查这些合奏的另一个相关方面，他们的鲁棒性。一个稳健的系综是指组成它的纯态在系统演化过程中长时间保持相对不变。我们在数值上确定最强大的合奏作为激光模型中的参数的函数：在激光模式中的玻色子的自能$χ$，和多余的相位噪声$ν$。我们发现，这些最强大的合奏PR合奏，或类似的PR合奏，这些参数的所有值。在理想激光极限（$ν=χ=0$）下，最稳定的态是相干态。随着相位噪声$ν$或相位色散$χ$的增加，最鲁棒的状态变得越来越振幅压缩。我们找到了这些状态的标度律。当相位扩散或色散变得如此之大，以至于激光输出不再是量子相干的时，最鲁棒的状态变得如此压缩，以至于它们不再具有明确定义的相干振幅。也就是说，激光输出的量子相干性表现在具有明确定义的相干振幅的最鲁棒的PR状态中。这支持了这样的想法，即鲁棒PR系综是激光模式状态的最自然的描述。它也有有趣的影响，特别是原子激光器，由于自相互作用的相位色散预计将是大的。
2001-12-22 quant-ph
Independent density and coherence skin effects in adaptive fermion circuits
Universität zu Köln（科隆大学）；Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学）
该研究证明自适应费米子电路中密度与相干性趋肤效应可独立调控，通过条件门相位实现拓扑转变，使两者局域于相反边缘。
2026-09-30 quant-ph
Quantum Coherence and Correlations of optical radiation by atomic ensembles interacting with a two-level atom in microwave cavity
我们研究了经典驱动的原子系综通过微波光子交换与二能级原子同时耦合时所发射的可见光子的量子统计特性。通过计算二阶相干度、冯诺伊曼熵、多粒子纠缠态的自旋压缩以及稳态和非平衡态的真实双模和三模纠缠参数，分析了量子统计和关联.讨论了辐射模之间布居数的相干转移以及二能级原子与光模之间的量子态映射。讨论了在含有氮空位色心金刚石晶体和超导人工二能级原子的超导共面波导谐振腔中实现理论结果的可能性。
2010-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Characterizing quantum criticality and steered coherence in the XY-Gamma chain
在本文中，我们表明，一个有效的自旋哈密顿与各种类型的耦合，可以工程使用量子模拟器在原子分子光学实验室，被称为\emph{XY} -伽马模型。我们用Jordan-Wigner变换解析地求解了一维短程相互作用情形，并建立了相图。在无隙相，一个无公度的螺旋秩序是由矢量手征关联。在不同的带隙相位之间，局部测量的对数标度行为，包括自旋相关性和引导的量子相干性，被确定为量子临界点，产生一个令人信服的值的相关长度临界指数。在量子临界点附近，我们导出了激发能隙的显式标度形式。提取的临界指数揭示了Tomonaga-Luttinger液体边界上的量子相变属于Lifshitz普适类，我们的结果可以为最先进的量子模拟实验提供有关量子临界性潜在机制的有用见解。
2022-06-08 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Storage of multiple coherent microwave excitations in an electron spin ensemble
电子和核自旋具有良好的相干时间，并且自旋系综是量子存储器的有希望的候选者。通过经由场梯度采用全息技术，单个系综可以用于存储许多比特的信息。在这里，我们提出了一个相干存储器，使用脉冲磁场梯度，并展示了存储和检索高达100弱10 GHz的相干激发集体状态的电子自旋系综。我们进一步表明，这样的集体激发在电子自旋，然后可以存储在核自旋状态，提供超过秒的相干时间。
2010-06-18 quant-ph
Trace distance measure of coherence for a class of qudit states
最近，人们提出了相干性的迹距离测度来表征给定量子态的相干性。然而，对于高维态，估计最佳非相干态似乎是困难的。给出了一类量子态相干性的迹距离测度的显式表达式。我们证明了与量子态类最接近的非相干态就是通过删除所有非对角元素而得到的对角矩阵。研究还表明，迹距诱导的相干性度量可以作为这类量子态的相干性度量，但对严格非相干操作有一定的限制。
2016-10-24 quant-ph
Macroscopic quantum superposition of spin ensembles with ultra-long coherence times via superradiant masing
激光、玻色-爱因斯坦凝聚体、超流体和超导体等宏观量子现象在量子力学的基础和应用中具有重要意义。特别地，固体中大量自旋的量子叠加对于量子信息处理和超灵敏磁力测量都是非常期望的。然而，固体中的自旋系综具有相当短的集体相干时间（通常小于微秒）。在这里，我们证明了在现实条件下，在容易获得的条件下，可以保持大自旋系综（例如金刚石中约10^{14}个氮空位中心电子自旋）的宏观量子叠加，并具有极长的相干时间约10^8秒。该方案遵循超辐射激光的机制，基于集体自旋激发（磁振子）与微波腔光子之间的相干耦合产生的超辐射激射。宏观量子叠加的相干时间是磁振子寿命和腔寿命之和，进一步被相干磁振子和光子的总数拉长，当发生激射时，相干磁振子和光子具有宏观值。自旋系综的宏观量子相干性可用于灵敏度为~10 fT/（Hz）^{1/2}的磁力测量。固体中自旋系综的长寿命集体态将为研究宏观量子现象提供一个新的平台，对量子技术有重要意义。
2014-10-24 cond-mat.other physics.optics 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
Directly Characterizing the Coherence of Quantum Detectors by Sequential Measurement
量子测量的量子特性是量子信息处理中不可缺少的资源，引起了广泛的研究兴趣。传统的方法来揭示量子特性依赖于重建的整个测量算子的量子探测器层析成像。然而，许多特定的性质可以通过测量算子的一部分矩阵元素来确定，这为简化性质表征过程提供了可能。在这里，我们提出了一个一般的框架，直接获得个别矩阵的测量算子的条目，通过顺序测量两个不兼容的可观测量。这种方法使我们能够绕过量子测量的完全层析成像，并提取有用的信息，为我们的目的。我们通过实验实现了这个方案，通过确定非对角矩阵元素来监测一般量子测量的相干演化。测量精度的研究表明，该方案对任意量子测量都具有良好的可行性。我们的结果为通过选择性地确定测量算符的矩阵元来揭示量子测量的量子特性铺平了道路。
2021-11-19 physics.optics quant-ph
Frozen condition of quantum coherence for atoms on a stationary trajectory
我们考虑两个共同运动的原子在一个固定的轨迹，并制定了一个形式主义来描述这样的原子的属性。给出了量子相干性（QC）冻结为非零值的判据，并证明了冻结条件（FC）对态的初始条件并不敏感。我们引入了超辐射和亚辐射自发激发率的概念，它在量子相干性的演化中起着与传统集体发射率相当的作用。给出了表征热浴中原子性质的量之间的一般关系，并指出从初始态可以得到增强的量子相干性和亚辐射态。
2019-09-21 quant-ph
Characterizing the rate and coherence of single-electron tunneling between two dangling bonds on the surface of silicon
我们设计了一个方案，以表征隧穿的一对隧道耦合悬空键共享的硅表面上的多余的电子-有效地一个两级系统。理论估计表明，隧穿应该是高度一致的，但太快了，无法用任何传统技术测量。相反，我们的方法是测量我们的悬挂键对的时间平均的电荷分布的电容耦合原子力显微镜的尖端在两个悬挂键之间的表面平行的静电势偏置和可调谐的中红外激光能够诱导拉比振荡系统中的存在。在非共振激光器中，由于偏压的作用，悬挂键对中的时间平均电荷分布是不对称的。然而，当激光器与偏置对中的相干电子隧穿共振时，理论预测时间平均电荷分布变得对称。这种共振对称效应不仅可以揭示隧穿速率，而且可以揭示系统中单电子动力学的退相干性质和退相干速率。
2014-01-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Correlation in Catalysts Enables Arbitrary Manipulation of Quantum Coherence
量子资源操纵可能包括一个称为催化剂的辅助状态，它有助于转换，同时在最后恢复其原始形式，并且表征催化剂所实现的增强对于揭示感兴趣的宝贵资源量的最终可操纵性至关重要。在这里，我们表明，允许多个催化剂之间的相关性可以提供任意功率的量子相干性的操纵。我们证明，任何状态转换可以完成一个任意小的误差与催化剂的协变操作，可能会创建一个相关性，同时保持其边缘状态完好。这就提出了一种新的类盗用现象，其中资源盗用归因于多个催化剂之间产生的相关性。我们将我们的分析扩展到一般的资源理论，并提供了条件，可行的转换，涉及相关的催化剂的协助下，把一个严格的限制其他量子资源显示这种异常增强，以及表征可实现的转换，其渐近状态转换。我们的研究结果不仅提供了一个总体概述的权力相关的催化剂，但也朝着完整的表征资源的可转化性在量子热力学与相关催化剂的一步。
2022-06-14 quant-ph
Temperature dependent coherence properties of NV ensemble in diamond up to 600K
金刚石中的氮空位（NV）心具有优良的光学和相干特性，是量子传感器的理想候选材料。然而，以前的研究通常在低温或室温下进行。对NV中心高温相干性质的认识不足限制了NV的进一步应用。在这里，我们系统地探讨了温度从300 K到600 K的NV中心系综的相干性质。相干时间$T_2$从300 K时的$184 μs$迅速减小到600 K时的$30 μs$，这归因于与顺磁性杂质的相互作用。单量子和双量子弛豫速率也表现出明显的温度依赖性，且均受双声子拉曼过程的控制。而非均匀退相时间$T_2^*$和热回波退相干时间$T_{TE}$随温度升高几乎保持不变。由于$T_{TE}$随温度升高而略有变化，因此热回波温度计在450 K时具有$41 mK/\sqrt{Hz}$的灵敏度。这些发现将有助于为基于NV的高温传感铺平道路，并更全面地了解固态量子比特中退相干的起源。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall 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
Characterizing superradiant dynamics in atomic arrays via a cumulant expansion approach
本文基于运动方程的累积量展开方法，推导并数值分析了多达几百个原子的原子阵列集体发射性质，揭示了完全反转与部分激发阵列的超辐射动力学标度规律及其鲁棒性。
2022-11-21 quant-ph
Quantifying the coherence of pure quantum states
近年来，人们提出了几种度量方法来表征给定量子态的相干性。我们得出了几个结果，照亮这些措施时，仅限于纯态的行为。值得注意的是，我们提出了一个明确的表征的最接近的非相干态的一个给定的纯态下的迹距离测量的相干性。然后，我们使用这个结果表明，最大化的相干的踪迹距离的状态正是最大相干态。我们定义了纠缠的迹距，并证明了它与纯态相干的迹距是一致的。最后，我们给出了另一个证明最近的结果，$\ell_1$措施的相干性的纯态是永远不会小于它的相对熵的相干性。
2016-08-17 quant-ph
The relative entropy of coherence quantifies performance in Bayesian metrology
本文证明相干性相对熵及其 POVM 推广可量化贝叶斯参数估计性能，并提出 CXI 等式以刻画叠加中锁定的信息及联合测量优势。
2024-07-05 quant-ph
Reversible quantum optical data storage based on resonant Raman optical field excited spin coherence
提出了一种利用共振拉曼场激发的自旋相干性实现可逆量子光存储的方法，其中自旋相干性存储在非均匀加宽的自旋系综中。与光子回波方法不同，本技术使用2 π拉曼光学再定相脉冲，并且可以利用多模（并行）光学信道，其中多模访问对全光和量子信息处理都有很大的益处。
2008-07-02 quant-ph
Interpretation of wave function by coherent ensembles of trajectories
本文基于德布罗意、薛定谔、狄拉克和费曼的思想，引入时空中的相干轨迹系综来修正波函数的系综解释，从而避免测量坍缩悖论，并指出依赖单量子比特代表整个波函数的量子计算或密码学方法将失效。
2025-03-03 quant-ph
Spin self-rephasing and very long coherence times in a trapped atomic ensemble
我们对磁囚禁在Knudsen区的超冷~（87）Rb原子的基态进行了Ramsey光谱研究。在样品上的场不均匀性应该将1/e对比度衰减时间限制在约3 s，而实际观察到的衰减时间为58 s。我们解释了这一令人惊讶的结果由自旋自重定相机制引起的相同的自旋旋转效应源于粒子的不可压缩性。我们提出了一个理论，这种同步机制，并获得良好的协议与实验观察。这种影响是普遍的，并且容易出现在其他物理系统中。
2010-05-28 physics.atom-ph quant-ph
Measures of coherence generating power for quantum unital operations
给定$d$维希尔伯特空间中的标准正交基和作用于其上的单位量子操作$\cal E$，可以定义将$\cal E$与$d\times d$实值矩阵相关联的非线性映射，我们称之为$\cal E$关于$B$的相干矩阵。我们表明，可以使用这个相干矩阵来定义大量的家庭的措施的相干生成功率（CGP）的操作。这些措施有一个自然的几何解释为分离的$\cal E$从一组不相干的单位运算。在P.Zanardi等人，arXiv：1610.00217可以被重新公式化和推广，除了相干矩阵之外，还引入另一个$d\times d$实值矩阵，即单纯形相关矩阵。该矩阵描述了非相干态的输入系综中的相关统计相关性。收缩这两个矩阵，发现与准备给定的非相干系综的过程相关的CGP措施，并用所选择的酉运算处理它。最后，在酉的情况下，我们讨论了如何这些概念可以兼容的基本张量积结构，通过定义家庭的CGP措施是添加剂。
2016-12-24 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
Characterizing heralded single-photon sources with imperfect measurement devices
如果不指定其二阶相干度，即，其$g^{(2)}$功能。这种相干函数的精确测量通常需要高精度的单光子探测器，在没有单光子探测器的情况下，只有时间平均的测量是可能的。然而，如何使用所得到的时间平均量来适当地表征源，这一点尚不清楚。在本文中，我们调查这个问题的一个预示着单光子源，依赖于连续波参数下转换。通过考虑源和检测器的主要缺点，即，源的多光子发射，光电探测器的时间分辨率，以及我们选择的符合窗口的宽度--我们的理论使我们能够从不完美的测量中推断出源的真实特性。我们的理论结果得到了证实的实验演示，使用PPKTP晶体泵浦的蓝色激光，结果在一个单光子产生率约1.2百万每秒每毫瓦的泵浦功率。这项工作朝着这种预示着单光子源的标准化迈出了重要的一步。
2009-09-12 quant-ph
One-shot coherence distillation
我们刻画了单次条件下量子相干性的升华，即一般量子态在不同量子操作下转化为最大相干态的过程.我们发现，最大非相干操作（MIO）和去相位协变非相干操作（DIO）在单次相干蒸馏任务中具有相同的功率。我们建立了一个单次可重复的一致性下MIO和DIO是有效的计算与半定的程序，我们表明，对应于一个量子假设检验问题。此外，我们引入了一个家庭的一致性单调推广的一致性的鲁棒性以及修改后的跟踪距离的一致性，并表明，他们承认一个操作的解释，在不同类别的操作下的蒸馏的保真度的特征。通过为纯态的这些量提供一个明确的公式，我们证明了在MIO，DIO，严格非相干操作（SIO）和非相干操作（IO）下的单次可相干性对于所有纯态都是相等的。
2018-07-03 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
