Polariton-assisted Singlet Fission in Acene Aggregates
单线态裂变是通过提供增加在选择材料中吸收的每个光子的激子的量子产率的途径来增加有机光致发光中的能量转换效率的重要候选者。我们研究了并苯在强光-物质相互作用（极化激元）体系中激子量子产率的依赖关系，其中材料嵌入光学微腔中。从一个开放的量子系统的方法开始，我们建立了一个动力学模型的猝灭剂的存在下，感兴趣的物种的时间演化，并表明极化激元可以减少或增加激子量子产率相比，无腔的情况下。特别是，我们发现，hexacene，一个典型的穷人单线态裂变的候选人，可以提供更高的产量比腔无pentacene时，辅助极化激元效应。同样，我们表明，并五苯产率可以增加时，极化激元状态的帮助。最后，我们解决了如何在有损耗的微腔中的亮态和暗态之间的各种弛豫过程影响极化激元光化学。我们的研究结果还提供了关于如何选择微腔以增强类似相关化学过程的见解。
2018-01-09 physics.app-ph physics.chem-ph quant-ph
Studies of Nonadiabatic Dynamics in the Singlet Fission Processes of Pentacene Dimer via Tensor Train Decomposition Method
本研究结合高精度量子化学与张量列分解方法，探究并五苯二聚体单线态裂分中的非绝热动力学，发现超交换机制及共振振动模式的关键作用，并验证了该方法的有效性。
2023-08-31 physics.chem-ph quant-ph
Multi-dimensional Tensor Network Simulation of Open Quantum Dynamics in Singlet Fission
我们开发了一个强大的树张量网络态方法，能够模拟较大的分子复合物和开放量子系统的激子-声子量子动力学与多玻色子环境。我们将这种方法与从头算密度泛函理论结合起来研究并五苯二聚体中的单重态激子裂变。访问完整的振动多体波函数，我们跟踪和分配的贡献不同的对称类的振动SF和推导能量表面，使我们能够解剖，理解和描述强耦合的电子和振动动力学，松弛，和减少状态冷却。这直接暴露了在SF材料设计中利用分子对称性、电子结构和振动动力学的功能相互作用的丰富可能性。所描述的方法可以类似地应用于其他复杂的（生物）分子系统，其特征在于丰富的电子状态和振动耦合驱动非绝热动力学的歧管。
2017-10-03 cond-mat.str-el physics.atm-clus physics.chem-ph
Quantum dynamics simulation of intramolecular singlet fission in covalently linked tetracene dimer
在这项工作中，我们研究单重态裂变并四苯对位二聚体，共价连接的苯基。与大多数以前的工作相比，我们占激子和振动相结合的系统的完整的量子动力学。对于我们的模拟，我们选择了一个数值无偏表示的分子的波函数，使我们能够与实验进行比较，表现出良好的一致性。获得完整的波函数使我们能够详细研究激子的后淬火动力学。在这里，我们的主要发现之一是确定的时间尺度$t_0 \approx 35 \text{fs}$主导的相干动力学。正是在这个时间尺度内，产生了更大比例的单线态裂变产额。我们还报告了减少数量的声子模式，发挥了至关重要的作用，激子和振动系统之间的能量转移。值得注意的是，这些模式的振荡频率与观察到的电子相干时间$t_0$一致。我们扩展了我们的调查，还研究了激子能级的动力学的依赖性，例如，可以通过实验调谐溶剂极性的装置。在这里，我们的研究结果表明，单重态裂变产额可以增加一倍，而电子相干时间$t_0$主要是不受影响。
2021-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Optimisation of ultrafast singlet fission in 1D rings towards unit efficiency
该研究通过非微扰数值方法优化一维环中的单线态裂变，识别出两类参数方案，可将效率提升至85%以上甚至99%，并有望推广至更广泛的光电子优化问题。
2024-11-11 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Optical-cavity manipulation strategies of singlet fission systems mediated by conical intersections: insights from fully quantum simulations
本文利用全量子模拟研究光腔如何通过圆锥交叉操控单线态裂分，揭示多种调控机制，为提升光伏转换效率提供理论指导。
2025-03-11 quant-ph
Quantum Algorithm for Vibronic Dynamics: Case Study on Singlet Fission Solar Cell Design
提出基于乘积公式的量子算法模拟振动哈密顿量时间演化，支持任意电子态和振动模式，并集成到单线态裂变太阳能电池材料发现流程，显著降低实现成本。
2025-10-08 quant-ph
Quantum Complexity in Nuclear Scattering and Fission Dynamics
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
本研究探究核反应动力学中二分纠缠熵与非定域魔的时间演化，分析一维费米子散射和²⁴⁰Pu裂变过程，发现量子计算机模拟核反应动力学有显著优势。
2026-09-04 nucl-th quant-ph
Optical projection and spatial separation of spin entangled triplet-pairs from the S1 (21Ag-) state of pi-conjugated systems
S1（21 Ag-）态是天然和合成π共轭材料的光学暗态，可以在光电过程中发挥关键作用，例如能量收集，光保护和单重态裂变。尽管S1（21 Ag-）波函数的电子结构具有广泛的重要性，但其直接的实验表征仍然稀少且不确定，尽管先进的理论预测它具有丰富的多激子特性。在这里，研究一个原型的聚合物，聚丁二炔，和类胡萝卜素，我们实验证明，S1（21 Ag-）是一个叠加态与自旋纠缠对的三重态激子（1（TT））的强贡献。我们进一步表明，使用三重态吸收跃迁的S1（21 Ag-）波函数的光学操纵允许选择性投影的1（TT）组件到一个流形的空间分离的三重态对的寿命提高了一个数量级，其产量是强烈依赖于发色团间耦合的水平。我们的研究结果提供了一个统一的图片21银态π共轭材料和开辟新的路线，利用其动力学在单线态裂变，光生物学和纠缠（自旋1）粒子的分子量子技术的产生。
2021-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Demonstration of Entanglement of Electrostatically Coupled Singlet-Triplet Qubits
量子计算机有可能比经典计算机更快地解决某些有趣的问题。为了利用量子计算的能力，有必要执行量子比特间操作并产生纠缠态。自旋量子位是实现量子处理器的有希望的候选者，因为它们具有可扩展性和小型化的潜力。然而，它们与环境的弱相互作用导致它们的长相干时间，使得量子比特间操作具有挑战性。我们使用动态解耦序列在单重态-三重态量子位之间执行受控的双量子位操作，该动态解耦序列在保持双量子位耦合的同时将每个量子位与其波动环境解耦。利用态层析技术，我们测量了系统的全密度矩阵，并确定了生成态的纠缠度和保真度，为纠缠提供了证据。
2012-02-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nuclear Spins as Quantum Testbeds: Singlet States, Quantum Correlations, and Delayed-choice Experiments
核磁共振（NMR）形成了执行量子信息处理（QIP）的天然试验台，并且迄今已被证明是最成功的量子信息处理器之一。分子中的核自旋被视为量子比特或量子比特，它们是量子计算机的基本构建块。半个多世纪以来NMR的发展使其处于一个平台上，在这个平台上，我们可以利用其出色的控制技术对自旋系统进行控制，并以高度受控的方式进行量子计算。除了成功的量子信息处理器，NMR也是一个非常强大的量子平台，可以进行许多具有潜在挑战性的量子力学实验。
2012-10-28 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Triplet Superconductors from the Viewpoint of Basic Elements for Quantum Computers
我们讨论了利用超导体与库珀凝聚在三重态（其中凝聚对的自旋是S=1）的量子计算机的实际实现的可能性。具有三重态配对凝聚体的超导体具有独特的特征，并且在通常的（单重态配对，S=0）超导体中找不到。某些三重态超导体中的序参量的对称性（例如，双简并手征态（doubly-degenerated chiral states）。这些态可以作为量子计算的量子比特基态。
2002-07-17 quant-ph
The charge-singlet measurement toolbox
本文提出电荷单态测量作为经典与量子模拟规范理论的灵活工具，扩展至噪声抑制与热力学可观测量计算，并展示其在量子计算机上探测QCD相图的应用。
2025-10-09 hep-lat hep-th quant-ph
Implementing Grover's Quantum Search on a Para-Hydrogen based Pure State NMR Quantum Computer
我们演示了格罗弗的量子搜索算法的液体状态的核磁共振（NMR）量子计算机上使用基本上是纯态的实施。这是使用双量子位器件实现的，其中初始状态是由涉及仲氢的化学反应产生的一对1H核的基本上纯的（$ε=1.06\pm0.04$）单重核自旋状态。我们已经实现了Grover搜索，以找到满足函数的四个输入之一。
2004-07-13 quant-ph
Encoded probabilistic imaginary-time evolution on a trapped-ion quantum computer for ground and excited states of spin qubits
本研究利用囚禁离子量子计算机，结合Iceberg码量子错误检测与二阶Trotter-Suzuki分解的高效实现，首次运行编码概率虚时演化电路，成功求解两类材料自旋单态的基态和激发态，验证了三种缺陷作为自旋量子比特的高潜力。
2025-01-13 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Calculating spin correlations with a quantum computer
我们使用IBM量子处理器在线计算自旋关联函数。我们证明了单重态的旋转不变性，三重态的有趣特性，以及三个纠缠量子比特的状态的令人惊讶的特征。这个练习是远程学习的理想选择，它可以用真实的量子力学系统生成数据，而在当地实验室进行研究是不切实际的。学生将学习各种技能，包括计算多体自旋关联函数、设计和分析量子线路以及使用真正的量子处理器进行远程测量。
2022-06-26 physics.ed-ph quant-ph
A relational quantum computer using only two-qubit total spin measurement and an initial supply of highly mixed single qubit states
我们证明，通用的量子计算是可能的，只使用（i）两个量子比特的物理自然测量，区分单线态和三线态子空间，和（ii）量子比特准备在几乎任何三个不同的（潜在的高度混合）状态。在某种意义上，这种测量是一种比通用2量子比特幺正门“更通用”的动力学元素，因为后者必须通过测量来补充。由于所使用的测量的旋转不变性，我们的方案对集体退相干具有鲁棒性，其方式与以前的提议非常不同-实际上它只对量子位的关系属性敏感。
2005-03-16 quant-ph
Practical Implementations of Twirl Operations
Twirl操作将不纯的单重态转化为Werner态，在许多纠缠纯化方案中起着重要作用。在本文中，我们描述了实现旋转操作的策略，重点是适合于系综量子信息处理器，如核磁共振（NMR）量子计算机的方法。我们利用液态核磁共振技术在一般的双自旋混合态上实现了旋转操作，证明了我们可以获得高保真的单重态Werner态。
2004-09-21 quant-ph
Network architecture for a topological quantum computer in silicon
针对半导体量子点自旋量子比特，提出了一种基于节点/网络方法的大规模表面码量子处理器的设计。最小节点仅包含7个量子点，节点在微米级上分离，为布线互连和传统晶体管电路的集成创造了有用的空间。通过在局部加载自旋单线态，然后使自旋单线态中的一个穿过空点的线性阵列，纠缠被分布在相邻的节点之间。每个节点包含一个数据量子比特、两个辅助量子比特和额外的点，以促进电子穿梭和辅助量子比特的测量。四节点GHZ态是通过共享三个节点间的单态，然后进行局部门操作和辅助测量来实现的。进一步的局部操作和测量在四个数据量子比特上产生X或Z稳定器，这是表面码的基本操作。电子穿梭模拟使用一个简化的栅电极的几何形状没有明确的障碍门，并证明绝热运输是可能的时间尺度上，不存在速度瓶颈的处理器。清洁系统中的一个重要穿梭误差是由于斯塔克效应在传输期间电子g因子的调制而导致的不受控制的相位旋转。这种误差可以通过适当的静电调谐的静态电子的g因子来减少。使用合理的噪声模型，我们估计相对于单和双量子位门的量子数以及单重失相错误穿梭过程中的错误阈值。旋转协议将与交换门操作相关的非泡利噪声转换为泡利噪声，使得可以使用Gottesman-Knill定理来有效地模拟大型代码。
2018-11-27 physics.app-ph quant-ph
Resource analysis for quantum-aided Byzantine agreement with the four-qubit singlet state
本文针对分布式计算中的拜占庭故障，提出一个参数依赖的量子辅助弱广播协议族，计算了失败概率上界并最小化量子资源需求，在NISQ设备上实验验证，突出了多量子比特纠缠态量子通信协议的工程部署意义。
2024-04-18 quant-ph
Parametric longitudinal coupling between a high-impedance superconducting resonator and a semiconductor quantum dot singlet-triplet spin qubit
由超导谐振器介导的长距离双量子比特耦合是基于半导体材料中的自旋在量子计算机中执行纠缠操作的领先范例。在这里，我们展示了一种新的，可控的自旋光子耦合的基础上的纵向相互作用的自旋量子比特和谐振器。我们表明，耦合一个单重态-三重态量子比特的高阻抗超导谐振器可以产生所需的纵向耦合时，量子比特被驱动接近谐振器的频率。我们测量的量子位的能量分裂作为一个函数的驱动振幅和频率的微波信号施加在谐振器的波腹附近，揭示了由于纵向耦合接近谐振器频率的显着效果。通过调整驱动器的幅度，我们达到了纵向耦合超过$1$ MHz的状态。这证明了量子位-谐振器耦合的新机制，并代表了由超导谐振器介导的高保真双量子位门的垫脚石。
2021-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Projective Quantum Phase Difference Estimation Algorithm for the Direct Computation of Eigenenergy Gaps on a Quantum Computer
本文提出基于逆量子傅里叶变换和辅助量子比特的投影式量子相位差估计算法，实现单次投影测量直接计算本征能隙，并通过氢分子及卤代亚甲基、甲醛等分子的数值实验验证其有效性。
2023-07-19 quant-ph
Event-based computer simulation model of Aspect-type experiments strictly satisfying Einstein's locality conditions
受Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm光子实验的启发，我们构造了一个基于事件的模拟模型，其中理想实验中的每个基本元素都有对应物。该模型满足爱因斯坦的局部因果关系标准，并且不依赖于量子和概率论的概念。我们考虑的实验中，平均值对应于一个单态和产品状态的两个$S=1/2$粒子的系统。根据实验程序分析数据，采用时间窗口来识别配对。我们研究了时间窗口和光子的通过时间，这取决于它们的偏振和偏振器的方向之间的相对角度，影响的相关性，表明在观测站的光学元件的属性影响的相关性，虽然站是空间和暂时分离。我们表明，该模型可以重现被认为是内在的量子力学的结果。
2007-12-16 quant-ph
Spin-dependent recombination - an electronic readout mechanism for solid state quantum computers
结果表明，局域在硅带隙态的电子-空穴对的相干自旋运动会影响载流子复合。基于这种效应，本文提出了Kane提出的硅基固态自旋量子计算机的读出概念。31 P量子位（qbit）通过超精细耦合连接到定域施主电子的自旋。当具有带隙内深处或接近价边的能级的第二定域且单占据的电子态接近时，可以激活31 P核与两个电子态之间的门控交换，这使得施主-深能级对要么保持不变，要么保持不变。|T->-态或将其转变为单重态|S>.由于施主深能级跃迁是自旋相关的，因此深能级是否带电取决于施主核的核自旋取向。因此，可以利用光脉冲序列和光电导测量来读取qbit的状态。
2002-08-06 quant-ph
A switchable controlled-NOT gate in a spin-chain NMR quantum computer
本文提出了一种在固态NMR量子计算机中实现受控非门开关的方法。I=1/2核自旋的量子比特沿着量子自旋链（1-D反铁磁体）周期性地放置，所述量子自旋链具有单线态基态，所述单线态基态与由某些量子效应引起的最低激发态具有有限的自旋间隙。微波的辐射调谐到自旋能隙激发一个包的三重态磁振子在链的特定部分，其中涉及控制和目标量子比特。数据包在量子位之间的Suhl-Nakamura相互作用上切换，该相互作用充当受控的非门。量子位初始化是通过一个量子位初始化器来实现的，该初始化器由附着在自旋链上的半导体片组成，其中由半导体中的光泵浦方法产生的自旋极化被转移到自旋链上。该方案允许我们将初始化过程与计算分离，这样就可以优化计算部分而不受初始化方案的限制，这为我们提供了广泛的量子计算机材料选择。
2002-05-22 cond-mat.str-el quant-ph
Magnon-mediated NMR quantum gates in a 1-D antiferromagnet
提出了一种在固态核磁共振量子计算机中控制量子逻辑门的方法。在具有自旋能隙的一维反铁磁体中，利用局域单重态-三重态激发引起的Suhl-Nakamura相互作用的纵向分量，可以产生可切换的量子比特间耦合.
2002-01-15 cond-mat.str-el quant-ph
A simple method for seniority-zero quantum state preparation
本文提出了一种简单方法，通过将oo-pCCD振幅代入UpCCD Ansatz，实现高保真单态制备，适用于QPE及相关算法。
2025-11-27 quant-ph
Hamiltonian Simulation of Quantum Beats in Radical Pairs Undergoing Thermal Relaxation on Near-term Quantum Computers
该研究利用量子计算机模拟自由基对中的量子拍现象，通过固有量子比特噪声实现比经典方法更准确的热弛豫动力学模拟，展示了近端量子硬件在开放量子系统模拟中的优势。
2022-08-22 quant-ph
Hilbert space structure of a solid state quantum computer: two-electron states of a double quantum dot artificial molecule
我们从理论上研究了GaAs导带中的双量子点氢分子作为量子计算机的基本门，量子点中的电子自旋作为量子比特。这样的两点系统提供了量子计算所需的必要的两量子比特纠缠。我们测量了两个水平耦合量子点的激发光谱，并研究了它对外加磁场的依赖性。特别是，我们专注于最低的单重态和三重态的分裂，最低状态的双占据概率，以及这些状态的相对能量标度。我们指出，在零磁场，它是很难有一个消失的双占用概率为小的错误率和一个相当大的交换耦合快速门控。另一方面，有限磁场可以为具有小误差的量子计算机操作提供有限交换耦合。我们批判性地讨论了包络函数方法在当前方案中的适用性以及各种量子化学方法在处理量子点中的少电子问题时的优点，如Hartree-Fock自洽场方法，分子轨道方法，海森堡模型和哈伯德模型。我们还讨论了量子点量子计算中的一些相关问题，如所需的设计公差，自旋退相干，绝热跃迁，磁场控制，和错误校正。
2000-05-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
