Mixed Dynamical Decoupling
我们提出了一种混合动态解耦（MDD）的方案，在那里我们结合了连续动态解耦与鲁棒的相控脉冲序列。具体来说，我们使用两个字段进行解耦，其中第一个连续驱动字段创建对环境噪声具有鲁棒性的修饰状态。然后，第二场实现相位脉冲的鲁棒序列以执行修饰量子位的反转，从而实现对两个场的幅度波动的鲁棒性。我们表明，MDD优于标准的级联连续动态解耦在现实的数值模拟中的NV中心在钻石的动态解耦。最后，我们还演示了如何利用我们的技术来改善传感。
2019-03-02 quant-ph
Dynamical decoupling based quantum sensing: Floquet spectroscopy
最近，通过观察附近电子自旋的相干衰减，可以感知单个核自旋或核自旋簇的内部动力学：弱磁噪声被周期性的多脉冲去耦序列放大。然而，它仍然具有挑战性的鲁棒性推断基本的原子尺度结构，从退相干痕迹，但在所有最简单的情况下。我们介绍Floquet光谱作为一个多功能的范例，这些实验的分析，并认为它提供了一些一般的优势。特别是，这种技术推广到更复杂的情况下，提供物理洞察力的制度，多体动力学，强耦合和脉冲的有限持续时间。由于没有共振驱动的要求，所提出的光谱方法允许物理解释引人注目的，但被忽视的，相干衰减功能的形式，避免交叉的潜在quasienergy本征谱。这通过在通过金刚石中的NV中心进行单自旋感测的情况下针对横向场扫描而产生的一组“金刚石”形状特征来例示。我们还调查了硅中的捐助者的应用程序显示，由此产生的可调相互作用强度提供了非常有前途的未来传感器。
2016-01-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Robust Higher-Order Hamiltonian Engineering for Quantum Sensing with Strongly Interacting Systems
本文针对强相互作用系统中的量子传感，提出高阶解耦规则和信号周期为回波周期两倍的新序列构建块，突破了传统回波同步序列的灵敏度极限，并实验验证了相干时间与磁场灵敏度的显著提升。
2023-03-13 cond-mat.dis-nn quant-ph
Unambiguous nuclear spin detection using engineered quantum sensing sequence
在噪声环境中感测、定位和识别单个核自旋或信号的频率分量需要开发鲁棒的和选择性的动态解耦方法。在这种情况下仍有待解决的一个重要挑战是当前动态去耦序列中的杂散高阶共振，因为它们可能导致对核或外部信号的不同频率分量的错误识别。在这里，我们克服了这一挑战与工程量子传感序列，实现增强的鲁棒性和更高的阶谐波共振的同时抑制。我们证明实验的原则，使用一个单一的氮空位中心自旋传感器，我们适用于明确的检测外部质子。
2017-11-08 quant-ph
Pulse-phase control for spectral disambiguation in quantum sensing protocols
我们提出了一种方法来识别虚假信号产生的有限宽度的脉冲在量子传感实验，并将其应用到最近提出的动态去耦序列准确的光谱解释。我们首先研究这些假共振的起源，并量化它们在涉及经典磁场测量的情况下的行为。在这里，我们表明，传感器的初始相位的变化，或等效地，去耦脉冲导致振荡的寄生信号强度，而真正的谐振保持不变。最后，我们将我们的结果扩展到量子制度的明确检测远程核自旋利用氮空位传感器在金刚石。
2016-09-27 quant-ph
Spatial noise filtering through error correction for quantum sensing
量子系统可用于以高精度测量其环境中的各种量。然而，它们的灵敏度往往受到同一环境的散肩效应的限制。动态解耦方案被广泛用于从信号中滤除环境噪声，但其性能受到信号和噪声的频谱特性的限制。因此，量子纠错方案作为没有相同限制的补充技术而出现。然而，迄今为止，他们未能纠正许多量子传感器中的主导噪声类型，这些噪声类型以与信号相同的方式耦合到传感器中的每个量子位。在这里，我们将展示如何量子纠错可以纠正这样的噪声，动态解耦只能部分解决。而动态解耦利用信号和噪声中的时间噪声相关性，我们的方案利用空间相关性。我们给出了小型量子设备中的明确示例，并演示了一种可以根据其噪声定制纠错码的方法。
2018-07-17 quant-ph
Enhancing the robustness of dynamical decoupling sequences with correlated random phases
我们表明，在最近开发的随机动态解耦脉冲序列方法中添加相关相位[物理评论快报122，200403（2019）]可以提高其在量子传感中的性能。特别地，通过在动态解耦序列中关联基本脉冲单元的相对相位，我们能够改善对由于$π$脉冲缺陷引起的信号失真和由于有限宽度$π$脉冲引起的寄生响应的抑制。这增强了量子传感器的选择性，例如基于金刚石中的NV中心的那些。
2020-03-30 quant-ph
Detection of the phase shift of an alternating-current magnetic field by quantum sensing with multiple-pulse decoupling sequences
利用固态自旋量子位的磁性测量具有高灵敏度。特别地，可以利用金刚石中的氮空位（NV）中心的电子自旋态来实现具有高空间分辨率的磁传感器。在这项研究中，我们证明了基于多脉冲去耦序列的NV量子传感不仅可以灵敏地测量交流（AC）磁场的幅度，而且还可以测量相移。在基于解耦序列的交流磁场测量中，当序列中的$π$脉冲周期与磁场的半周期相匹配，且序列与磁场的相对相位差为零时，通常可以获得由交流磁场引起的NV自旋的最大相位累积。相反，如果相对相位差是$π/2$，则NV量子传感器不获取相位累积。因此，这种相位累积条件对于磁力测定没有任何优势。然而，我们发现，非相位积累条件是可用于检测一个非常小的相移的交流领域从其初始相位。这一发现有望为实现微米和纳米尺度复杂交流磁场的灵敏测量提供指导。
2018-08-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical decoupling with tailored waveplates for long distance communication using polarization qubits
利用动态解耦的方法研究了飞行偏振量子比特在光纤中传输时的退相效应。控制脉冲用沿单模光纤的实际长度适当放置的半波片来实现。有限宽度的波片上的偏振旋转的影响进行了建模，使用定制的折射率分布内的波片。我们表明，动态解耦是有效的，在保持输入量子比特状态的保真度接近1时，偏振量子比特受到随机双折射噪声在光纤中，以及由于有限的波片宽度的旋转缺陷（翻转角误差）。
2013-11-15 quant-ph
Preserving photon qubits in an unknown quantum state with Knill Dynamical Decoupling - Towards an all optical quantum memory
由于单模光纤的双折射引起的信号损耗和退相干，限制了基于偏振的量子通信的实现。我们调查的Knill动态解耦计划，实施使用半波片，以尽量减少退相干，并表明，保真度大于$99\%$可以实现在没有旋转误差和保真度大于$96\%$可以实现在存在旋转误差。这种方案可以保持任意量子态的高保真度，在构建全光量子延迟线、量子存储器和量子中继器等方面具有潜在的应用价值。
2014-12-19 quant-ph
Continuous dynamical decoupling utilizing time-dependent detuning
对噪声和退相干过程的恢复是实现量子信息处理和量子技术的重要组成部分。为此，已经提出了诸如脉冲和连续动态解耦的技术来减少噪声影响。在本文中，我们提出了一种新的方法来实现连续动态解耦技术，使用一个额外的控制参数，即，能够塑造的失谐的时间依赖性。这种方法降低了实验设置的复杂性，使得我们只剩下源自驱动场频率的噪声，这比幅度（拉比频率）噪声更鲁棒。作为一个例子，我们表明，我们的技术可以用于改善传感。
2016-09-18 quant-ph
Sensing and atomic-scale structure analysis of single nuclear spin clusters in diamond
单分子核磁共振（NMR）是磁共振光谱学领域的一项重要挑战，在化学分析和量子计算中具有重要应用。近年来，金刚石中氮空位中心自旋保持量子相干性的实验研究进展以及通过动态解耦控制实现原子尺度磁测量的理论建议使这一重大挑战得以解决。通过动态解耦控制下NV中心的退相干测量，实现了单个$^{13}\textbf{C}$的纳米级传感。直接测量单核自旋团簇内的相互作用是单分子结构分析的最终目标。在这里，我们感测到一个单一的$^{13}\textbf{C}$ - $^{13}\textbf{C}$核自旋二聚体位于约1 nm的NV中心，并表征了两个核自旋之间的相互作用，通过测量NV中心的自旋退相干在各种动力学解耦控制。从测量的相互作用，我们推导出的空间结构的二聚体与原子尺度的分辨率。这些结果表明，动力学解耦控制下的中心自旋退相干是单分子NMR结构分析的一个可行的探针。
2013-09-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental Constraints of Using Slow-Light in Sodium Vapor for Light-Drag Enhanced Relative Rotation Sensing
我们报告了在原子钠蒸气中电磁感应透明和慢光（vg ~ c/607）的实验观察，作为最近提出的慢光增强相对旋转传感实验的潜在介质[11]。我们已经进行了与双光子共振相关的折射率变化的干涉测量，以估计与基于慢光的旋转传感方案相关的介质的色散特性。我们还表明，光学萨尼亚克环中反向传播的泵浦光束的存在会产生向后的光学相位共轭光束，该光束会产生杂散信号，这可能会使慢光增强陀螺仪中微小旋转的测量变得复杂。我们确定克服这种限制的技术。
2005-12-30 quant-ph
Ultralong spin coherence times for rubidium atoms in solid parahydrogen via dynamical decoupling
相干时间是量子传感、量子信息和量子计算的重要参数。在这项工作中，我们证明了电子自旋相干时间长达0.1秒的铷原子被困在一个固体仲氢矩阵的合奏。我们探讨潜在的物理限制的相干时间。这些矩阵孤立原子的性质是非常有前途的未来应用，包括核自旋的量子传感。如果与有效的单原子读出相结合，这将使核磁共振和磁共振成像的单分子与碱金属原子量子传感器共捕获在仲氢矩阵。
2020-07-20 physics.atom-ph quant-ph
Quantum Sensing of Weak Radio-Frequency Signals by Pulsed Mollow Absorption Spectroscopy
量子传感器，对外场敏感的量子比特，已经成为各种小的声学和电磁场的强大探测器。他们成功的一个主要关键是动态解耦协议，提高了对弱振荡（AC）信号的灵敏度。目前，这些方法仅限于低于几MHz的信号频率。在这里，我们利用量子光学效应，莫洛三重态分裂的强烈驱动的两级系统，以克服这一限制。我们微观上理解这种效应作为一个脉冲动态解耦协议，并发现它使敏感的检测领域接近的驱动过渡。采用氮空位中心，我们检测GHz微波场的信号强度（拉比频率）低于当前的检测限，这是由中心的光谱线宽1/T2*。将检测灵敏度推到低得多的1/T2极限，该方案可以实现各种应用，最突出的是与单个声子和微波光子的相干耦合。
2017-02-27 quant-ph
Rotation sensing at the ultimate limit
传统的经典传感器在许多领域都接近其最大灵敏度水平。然而，这些能级距离量子力学规定的极限还很远。利用量子态对环境的显著敏感性，量子传感器有望向前迈出实质性的一步。在这里，我们专注于感知旋转，一个广泛的应用主题。借助于估计理论的基本工具，我们推导出在估计未知旋转轴的方向和围绕它旋转的角度时达到最终灵敏度的状态。这些最佳状态所获得的关键增强应该使它们成为下一代旋转传感器中不可或缺的成分，现在正在蓬勃发展。
2020-12-01 quant-ph
Quantum sensing of rotation velocity based on Bose-Hubbard model
本文从理论上研究了旋转坐标系下圆环几何中的玻色-哈伯德模型。我们利用幺正变换得到了一个有效的哈密顿量，其中旋转参考系的影响是给跳跃常数引入了额外的相位。在平均场论中，玻色-哈伯德模型的相变边缘不仅与粒子数和环半径有关，还与旋转速度有关。因此，我们提出了一种利用玻色-哈伯德模型的相变边缘来检测旋转速度的方法。在该方法最敏感的相变边缘，分辨率取决于旋转速度、粒子数和环半径，而与玻色-哈伯德模型中的参数如跳跃常数和在位相互作用无关。
2022-06-19 quant-ph
Rotation sensing in two coupled whispering-gallery-mode resonators with loss and gain
从理论上提出了一种基于两个具有损耗和增益的耦合回音壁模式谐振器实现旋转传感的方案。我们认为有增益的有源谐振腔是旋转的，而有损耗的无源谐振腔是静止的。旋转将引起Sagnac效应，我们表明，超级模式的本征频率是敏感的Sagnac-Fizeau位移。因此，我们可以通过测量稳态下的平均光子数或输出光场的涨落谱来检测旋转的角速度。我们希望我们的研究将有助于基于自旋谐振器的量子陀螺仪的设计。
2019-09-19 quant-ph
Experimental Uhrig Dynamical Decoupling using Trapped Ions
我们提出了一个详细的实验研究的Uhrig动态解耦（UDD）序列在各种噪声环境中。我们的量子位系统由限制在潘宁陷阱中的$^{9}$ Be $^{+}$离子的晶体阵列组成。我们使用电子自旋翻转跃迁作为我们的量子位流形，并使用124 GHz的微波系统驱动量子位旋转。我们研究了UDD序列在减轻相位误差的效果，并与众所周知的CPMG式多脉冲自旋回波作为脉冲数，旋转轴，噪声谱和噪声强度的函数进行比较。我们的结果与经典相位噪声下量子比特退相干的理论预测一致，考虑了有限持续时间$π$脉冲的影响。最后，我们证明了Uhrig序列是更强大的对系统的过/欠旋转和失谐误差比多脉冲自旋回波，尽管精确的处方脉冲定时在UDD。
2009-05-14 quant-ph
Quantum sensing in the presence of pulse errors and qubit leakage
通过模拟与实验，研究动态解耦序列对脉冲误差和量子比特泄漏的鲁棒性，发现不同序列在敏感性上存在数量级差异，且量子传感受脉冲误差影响与相干时间不同。
2025-09-11 physics.atom-ph quant-ph
Efficient decoupling and recoupling in solid state NMR for quantum computation
提出了一种偶极耦合自旋大网络的解耦和选择性再耦合方案。该方案依赖于宽带的组合，去耦脉冲序列施加到所有的核自旋与带选择性脉冲序列的单自旋旋转或再耦合。选择性耦合所需的进化时间开销是独立的自旋的数量，受时间尺度的限制，我们讨论的可行性。该方案可以提高固态NMR量子计算架构的可扩展性。
2004-11-15 quant-ph
Hybrid-spin decoupling for noise-resilient DC quantum sensing
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；KEK（高能加速器研究机构）；National Central University（中央大学）；Kyoto University（京都大学）；Chuo University（中央大学）；Tohoku University（东北大学）
本文提出了一种混合自旋去耦方法，用于提高直流量子传感的抗噪声能力，适用于暗物质探测、梯度传感等领域。
2025-11-20 cond-mat.mes-hall hep-ex hep-ph
Bell State Analysis Provides an Optimal Basis Saturating the Quantum Cramer-Rao in Rotation Sensing
University of Toronto（多伦多大学）
针对二阶反相干态在旋转传感中参数提取困难的问题，提出利用附加路径自由度的成对贝尔态分析方法，实现了N=4和N=6二阶反相干态的旋转角度提取。
2026-09-10 quant-ph
Ultrahigh Precision Absolute and Relative Rotation Sensing using Fast and Slow Light
我们描述了一种基于谐振腔的光学陀螺仪，其测量绝对旋转的灵敏度通过利用超光速光传播的异常色散特性来提高。增强由群指数的倒数给出，饱和到由群速度色散确定的界限。我们还展示了如何抵消效应的伴随加宽的谐振器线宽可以规避使用一个有源腔。对于实际条件，增强因子高达106。我们还展示了如何正常色散用于慢光可以增强相对旋转传感在一个专门设计的Sagnac干涉仪，与提高了由慢因子
2007-03-02 quant-ph
Quantum interferometry for rotation sensing in an optical microresonator
我们从理论上提出了一个方案，在回音壁模式谐振器设置进行旋转传感。利用大失谐量的二能级原子在谐振腔中诱导顺时针和逆时针传播模之间的有效耦合，实现了具有SU（2）代数结构的有效干涉。通过对系统的量子费舍尔信息的研究，发现在线性和非线性条件下，对旋转角速度的估计精度分别达到甚至突破了海森堡极限。证明了量子精密测量的高性能与时间演化过程中的态压缩性有关。我们希望我们的研究将有助于设计基于自旋谐振器的量子陀螺仪。
2022-02-08 quant-ph
Reinforcement Learning for Rotation Sensing with Ultracold Atoms in an Optical Lattice
本文提出一种基于强化学习的光晶格超冷原子陀螺仪设计方法，通过端到端生成晶格抖动序列优化旋转传感灵敏度，在相同探测时间下比传统Bragg干涉提高20倍，且装置与Mach-Zehnder型干涉仪不同。
2024-10-28 quant-ph
Sensing rotations with multiplane light conversion
本文结合光的轨道角动量与多平面光转换，实验制备达到量子 Cramér-Rao 界极限精度的量子态并实现任意空间模式酉变换，用于估计一般旋转的三个参数。
2023-01-24 quant-ph
Zero- and Low-Field Sensing with Nitrogen Vacancy Centers
本文利用NV中心完整自旋特性，开发新鲁棒脉冲序列和优化脉冲对，克服传统协议在零场和低场下的失效问题，实现了对核自旋信号、温度及弱交流磁场的传感，并有效解耦环境噪声。
2022-02-02 quant-ph
Adiabatic Dynamical-Decoupling Based Control of Nuclear Spin Registers
使用围绕电子自旋量子比特的核自旋作为量子寄存器和长寿命存储器，为量子信息和生物传感的新应用开辟了道路。因此，需要对核登记册实行通用和强有力的控制。尽管绝热门广泛应用于量子信息中，但它们可能变得太慢而无法超过退相干。在这里，我们介绍一种技术，通过该技术，绝热门由同时扩展相干性的动态去耦协议产生。我们说明了这种基于脉冲的绝热控制核自旋周围的NV中心的钻石。我们从Landau-Zener理论得到了一个封闭形式的表达式，并表明它可靠地描述了动力学。通过识别强大的Floquet状态，我们表明，该技术使核自旋的极化，一次性翻转和状态存储。这些结果介绍了一种新的控制范式，结合动态解耦与绝热演化。
2021-07-05 quant-ph
Universal Quantum Computation Using Continuous Dynamical Decoupling
我们表明，第一次，连续的动态解耦可以保持两个量子比特状态的相干性，因为它在SWAP量子操作过程中的演变。因此，由于海森堡交换相互作用可以单独用于实现通用量子计算，它与连续动力学解耦的组合也可以使计算对一般环境扰动具有鲁棒性。此外，由于交换相互作用哈密顿量在旋转下是不变的，因此用于保护稳定量子记忆状态的相同控制场布置也可以保持驱动量子位的相干性。所需的控制字段的简单性大大提高了实验实现的前景。
2010-05-10 quant-ph
Quantum bath control with nuclear spin state selectivity via pulse-adjusted dynamical decoupling
动力学解耦（DD）是控制任意开放量子系统的有效方法。在量子自旋控制中，DD通常涉及一系列定时自旋翻转（$π$旋转），其被布置为平均或选择性地增强与环境的耦合。在实验上，自旋翻转中的错误不可避免地被引入，从而促使人们努力优化错误鲁棒DD。在这里，我们颠倒这个范式：通过在标准DD中引入特定的控制“误差”，即与完美的$π$旋转（脉冲调整）的小的恒定偏差，我们表明我们获得了保留DD的优点同时引入量子态读出和偏振转移的能力的协议。我们利用这种核量子态的选择性，在金刚石中的氮空位中心的合奏有效地极化的$^{13}$ C量子浴。基本的物理机制是通用的，并铺平了道路的系统工程的脉冲调整协议与核状态选择性的量子控制应用。
2019-04-01 quant-ph
Coherent control of a local phonon in trapped ions using dynamical decoupling
在本文中，我们提出了一个动态去耦（DD）技术相干控制的单个局域声子的动力学囚禁离子。一个2 $π$旋转在一个运动的边带跃迁翻转相关的本地声子状态的符号，导致声子动力学的取消。在这项工作中，我们实现DD使用单一和多个蓝边带脉冲控制一个单一的本地声子在两个$^{40}{\rm Ca}^{+}$离子在线性保罗陷阱。我们提出的DD技术可以用来工程本地声子模式之间的耦合。
2021-12-28 quant-ph
Phase-space geometric Sagnac interferometer for rotation sensing
利用量子态的几何特征进行量子信息处理可以为量子精密测量提供有希望的抗噪声方案。在这项工作中，我们从理论上探讨了相位空间几何Sagnac干涉仪与捕获的原子钟旋转传感，这可能是固有的某些退相干噪声的鲁棒性和达到高精度。利用扫描环阱提供的波导，我们给出了著名的Sagnac相位相对于相空间是纯几何相位或非常规几何相位的判据。在此基础上，提出了设计扫描角速度和询问时间的几何Sagnac干涉仪的相应方案，并讨论了实验可行性。这样的几何Sagnac干涉仪能够饱和的最终精度限制所给出的量子Cramér-Rao界限。
2018-11-09 quant-ph
Hamiltonian Engineering with Constrained Optimization for Quantum Sensing and Control
虽然量子设备依赖于组成子系统之间的交互以及与其环境的交互来操作，但仅本地交互通常无法提供目标性能。相干脉冲控制提供了定制有效相互作用的能力，称为哈密顿工程。我们提出了一种哈密顿工程方法，最大限度地提高所需的相互作用，同时减轻有害的进行脉冲序列搜索使用约束优化。优化配方采用脉冲序列长度和基数罚款符合线性或整数规划。我们将一般技术应用于具有固态自旋系综的磁力测量，其中感测自旋之间的非均匀相互作用限制了相干性。定义宽带Ramsey磁强计的品质因数，我们提出了新的脉冲序列，优于已知的技术，自旋1/2和自旋-1系统的homomands自旋去耦。当应用于金刚石中的氮空位（NV）中心时，该方案部分地保留塞曼相互作用，同时使带负电荷的NV $^{\text -}$中心之间的偶极耦合归零。这种方案对于已经达到NV $^\text{-}$ -NV $^\text{-}$耦合极限的NV $^\text{-}$磁力计是有意义的。我们讨论了NV合奏的实验实施，以及目前的方法更一般的自旋浴解耦和超导量子位控制的适用性。
2019-02-28 quant-ph
Designing arbitrary single-axis rotations robust against perpendicular time-dependent noise
低频时变噪声是实现完全可扩展量子计算机的主要障碍之一。大多数固态量子位平台，从超导电路到半导体中的自旋，都受到$1/f$噪声的极大影响。在用于抵消噪声对系统的影响的不同控制技术中，动态解耦序列是最有效的控制技术之一。然而，大多数动态解耦序列需要无界的瞬时脉冲，这是非物理的，只能实现身份操作。在限制有界控制字段的方法中，仍然需要使用实验室就绪控制字段实现任意门的协议。在这项工作中，我们引入了一个协议来设计有界和连续的控制领域，实现任意单轴旋转，同时屏蔽系统的低频时间依赖性噪声垂直的控制轴。我们展示了我们的方法的多功能性，提出了一组非负的控制脉冲，可立即适用于量子系统的约束控制，如单重态-三重态自旋量子比特。最后，我们证明了我们的控制脉冲对经典$1/f$噪声和随机量子浴建模的噪声的鲁棒性，表明我们的脉冲甚至可以优于理想的动态解耦序列。
2021-03-15 quant-ph
Robust quantum sensing with strongly interacting probe systems
在量子精密测量和感测领域中，量子系统（例如自旋）的集合被用作探针以估计某个物理参数（例如磁场）。通常假设探针系统之间没有相互作用。我们发现，它们之间的强相互作用可以增加对热噪声的鲁棒性，从而提高灵敏度。原则上，如果存在长程相互作用，即使在非零温度下，灵敏度也可以按探针数量呈指数级缩放。该方案也可以与其他技术相结合，如动态解耦，以提高灵敏度在现实的实验。
2018-05-15 quant-ph
Quantum memory assisted precision rotation sensing
我们建议通过采用多体量子自旋系统来实现固态旋转传感器，该多体量子自旋系统利用了电子自旋的易控制性和集体核自旋态提供的鲁棒性。该传感器由一个中心电子自旋耦合到许多周围的核自旋。以前，这种中心自旋系统被认为可以实现量子存储器。在这里，我们进一步利用集体核自旋，它存储了一定的量子态，以检测宏观旋转。与其他基于核自旋的陀螺仪不同的是，我们的方案不直接通过核磁共振技术操纵核自旋。我们分析和数值研究的影响，部分核极化和退相干的灵敏度。我们还简要介绍了通过量子存储技术在核自旋之间产生纠缠以及利用这种纠缠来提高传感性能的过程。我们的建议铺平了道路，实验实现一个紧凑的固态，全电和自旋陀螺仪。
2020-01-08 quant-ph
Controllable Anomalous Dispersion and Group Index Nulling via Bi-Frequency Raman Gain in Rb Vapor for application to Ultraprecision Rotation Sensing
我们最近提出了[9]，使用快光介质来获得高精度旋转传感能力。该方案依赖于产生一个临界异常色散，在一个合适的色散介质，这是引入的萨格纳克干涉仪的武器。本文对铷蒸气中双频拉曼增益的反常色散特性进行了实验研究，目的是利用这种介质产生临界反常色散条件。外差相位测量技术用于精确测量与色散相关的折射率变化。负线性色散（或群指数）的斜率在实验上变化超过两个数量级，同时改变泵浦场之间的频率间隔，负责产生增益。利用这一结果，我们已经确定了实验参数实现零值的组指数，对应于增强旋转灵敏度所需的临界异常色散条件。
2005-12-30 quant-ph
Dynamical decoupling of a geometric qubit
量子比特或量子比特通过与不可控的环境纠缠而自然地退相干。因此，需要动态解耦以通过周期性地反转量子位基底来将量子位从环境中解开，但这会导致旋转误差累积。传统的量子比特在SU（2）二能级系统中旋转，而在V形SU（3）三能级系统的简并子空间中定义的几何量子比特通过第三辅助能级进行几何旋转以获得几何相位。我们在这里证明，简单地通过引入失谐，动态解耦的几何量子位的自旋三重态电子在金刚石中的氮空位中心，可以自发地抑制误差积累。几何动力学解耦扩展的相干时间的几何量子位高达1.9 ms，限制的弛豫时间，在室温下与128个解耦门。我们的技术开辟了一条完整量子存储器的路线，可用于需要顺序操作的各种量子应用
2020-02-24 quant-ph
Randomisation of Pulse Phases for Unambiguous and Robust Quantum Sensing
我们从理论上和实验上证明了一个通用的动态解耦方法，鲁棒的量子传感与明确的信号识别。我们的方法使用随机化的控制脉冲，同时抑制两种类型的错误，否则会导致错误的信号识别的测量光谱。这些是由有限宽度$π$脉冲以及由$π$脉冲缺陷引起的信号失真引起的杂散响应。对于纳米级核自旋传感和AC磁力仪的情况下，我们基准测试的协议与一个单一的氮空位中心的钻石对广泛使用的非随机脉冲序列的性能。我们的方法是通用的，可以结合现有的多脉冲量子传感序列，以提高其性能。
2019-03-04 quant-ph
Robust dynamical decoupling with concatenated continuous driving
相干性损失是实现量子信息处理的主要障碍之一。动态解耦方案的效率，这已经被引入到解决这个问题，是有限的驱动领域的波动，这本身将引入噪声本身。我们通过引入级联连续动态解耦的概念来解决这一挑战，该概念不仅可以克服外部磁噪声，还可以克服驱动场波动引起的噪声。我们从理论上表明，这种方法可以实现弛豫有限的相干时间，并通过实验证明，这一概念的最基本的实现已经产生了一个数量级的改善金刚石中的氮空位中心的电子自旋的退相干时间。所提出的方案可以应用于各种各样的其他物理系统，包括被捕获的原子和离子、量子点，并且可以与其他量子技术挑战（诸如量子传感和量子信息处理）相结合。
2012-11-20 quant-ph
Time uncertainty and fundamental sensitivity limits in quantum sensing: application to optomechanical gravimetry
Qatar Center for Quantum Computing, Collage of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University（卡塔尔量子计算中心，科学与工程学院，哈利法大学）；Canadian Quantum Research Center（加拿大量子研究中心）；Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universitá di Firenze（佛罗伦萨大学物理与天文学系）；CNR-Istituto Nazionale di Ottica and INFN（国家研究委员会光学研究所和INFN）；Irving K. Barber School of Arts and Sciences, University of British Columbia Okanagan（英属哥伦比亚大学奥卡纳根分校欧文K巴伯艺术与理学院）；Department of Mathematical Sciences, Durham University（达勒姆大学数学科学系）；Computational Mathematics Group, Faculty of Sciences, Hasselt University（哈瑟尔特大学理学院计算数学组）
本研究通过推导量子 Fisher 信息矩阵，揭示了时间不确定性对量子传感灵敏度的影响，并提出最优解耦条件以提升光学机械重力仪的测量性能。
2026-02-20 quant-ph
Nanoscale Sensing and Quantum Coherence
小的固态量子比特，最突出的是固体中的单自旋，可以是从磁场到温度的各种物理量的显着传感器。他们将大块半导体的性能封装到纳米级器件中，有时小到单个原子。这篇评论是对这一概念的最低限度的介绍。它给出了一个简短的总结量子相干性，拉姆齐光谱和推导的“标准量子极限”的灵敏度，一个单量子比特传感器可以达到。它接着讨论了令人惊讶的改进，动态解耦带来了，并得出结论，展望该领域的主要前沿。
2019-06-11 quant-ph
Hybrid dynamical decoupling and coherent driving for high-fidelity nuclear-spin control in diamond
Korea Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）
针对金刚石中核自旋控制的局限，提出混合动力学解耦与射频控制方法，在高保真度下降低射频功率与门时长，扩大了量子存储器和处理器的可访问核自旋寄存器规模。
2026-08-24 quant-ph
A Hahn-Ramsey Scheme for Dynamical Decoupling and DC Magnetometry with Single Solid-State Qubits
固态材料中的自旋系统是量子信息或量子传感的有希望的量子比特候选者。这里的一个主要先决条件是自旋相位振荡的相干性。在这项工作中，我们展示了一个控制序列，通过施加可变失谐的RF脉冲，可以增加自旋相位振荡的可见性，并进行直流磁力测量。我们在实验上证明了该计划的单NV中心的金刚石和解析描述如何NV电子自旋相位振荡行为的存在下，经典的噪声模型。我们在此引入失谐作为调制序列的滤波器功能的使能因素，以实现与哈恩回波$T_2$时间相当或更长的拉姆齐条纹的可见性，并在各种实验设置中提高对DC磁场的灵敏度。
2020-04-20 quant-ph
Nonreciprocal quantum rotation sensing via virtual-excitation enhancement in a spinning cavity
School of Physics, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学物理学院）
提出一种在旋转环形腔与二能级系统及辅助玻色模耦合的混合平台上，利用Sagnac效应和超强耦合虚激发增强量子Fisher信息，实现非互易角速度估计的方案。
2026-06-09 quant-ph
Enhanced measurement precision with continuous interrogation during dynamical decoupling
针对动力学解耦会抵消直流信号的问题，本文提出相位中继方法以在多个DD周期中连续询问直流信号，并在原子旋量BEC弱磁场测量中展示其可逼近SQL或HL灵敏度。
2023-06-01 quant-ph
Ultranarrow Bright Single-Photon Emitters in Diamond with Strong Broadband Phonon Decoupling
University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；CNRS（法国国家科学研究中心）；INSA CVL（中央理工大学瓦勒德卢瓦尔分院）；Université de Tours（图尔大学）；L.F. Vereshchagin Institute for High Pressure Physics, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列·弗·韦雷夏金高压物理研究所）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
本文报道了纳米金刚石中与体声子环境强解耦的单色心，室温线宽低至0.3 nm、饱和发射超10 Mcps，并揭示基于局域振动模式的声子解耦新机制，显著提升量子网络与纳米传感性能。
2025-11-09 physics.app-ph quant-ph
Dynamical decoupling of spin ensembles with strong anisotropic interactions
掺杂剂的集合体在量子技术中具有广泛的应用。然而，相应器件的小型化受到偶极相互作用的阻碍，偶极相互作用在增加的掺杂剂密度下降低了相干性。我们从理论上和实验上研究这个限制。我们发现，动力学退耦可以减轻，但不能完全消除，退相干在晶体中具有强各向异性的自旋-自旋相互作用。我们的研究结果可以推广到所有的量子系统与各向异性g因子用于量子传感，微波-光转换，量子存储器。
2021-05-25 cond-mat.other quant-ph
Fast coherent control of nitrogen-14 spins associated with nitrogen-vacancy centers in diamonds using dynamical decoupling
针对氮-14核自旋缺乏横向超精细耦合、难以快速操控的问题，本文用弱离轴磁场产生有效横向耦合，并结合动力学解耦在4.2 μs内实现条件旋转门。
2023-09-25 quant-ph
Enhanced solid-state multi-spin metrology using dynamical decoupling
我们使用多脉冲动力学去耦来增加室温金刚石中大量氮空位（NV）电子自旋的相干寿命（T2），从而使多自旋量子信息处理和计量学的可扩展应用成为可能。我们实现了一个数量级的扩展的NV多自旋T2的金刚石样品具有广泛不同的自旋环境。对于氮杂质浓度<~1 ppm的样品，我们发现T2 > 2 ms，与单NV中心报道的最长相干时间相当，并证明AC磁场的NV多自旋传感增强了10倍。
2012-01-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Uniaxial dynamical decoupling for an open quantum system
动力学退耦合是抑制量子系统与环境退相干的一种积极有效的方法。与标称双轴DD相比，这项工作提出了一种单轴解耦协议，该协议需要显着减少的脉冲数和满足“魔术”条件的低得多的偏置场。我们表明这种单轴DD协议在许多实际感兴趣的模型系统中有效地工作，例如，杂散磁场中的自旋或原子玻色-爱因斯坦凝聚体（经典噪声），或者半导体量子点中的电子自旋耦合到核自旋（量子噪声）。它只需要一半数量的控制脉冲和低10-100倍的偏置场用于去耦，如在上述说明性示例中通常采用的那样，并且总体功效对于控制脉冲的旋转误差是鲁棒的。我们提出的单轴DD协议为量子计算和量子信息处理、量子精密测量和低场核磁共振中的相干控制提供了新的思路。
2018-11-27 quant-ph
$T_2$-limited sensing of static magnetic fields via fast rotation of quantum spins
基于金刚石的量子磁力计对振荡（AC）磁场比静态（DC）场更敏感，因为晶体杂质诱导的系综退相时间$T_2^*$（DC场的相关感测时间）比自旋相干时间$T_2$短得多，自旋相干时间决定对AC场的敏感度。在这里，我们演示了测量直流磁场使用物理旋转合奏的氮空位中心的精度最终由$T_2$而不是$T_2^*$限制。金刚石的旋转周期与$T_2$相当，并且NV轴与目标磁场之间的角度作为时间的函数而变化，从而将静态磁场上转换为物理旋转坐标系中的振荡场。使用旋转NV中心的自旋回波干涉法，我们能够进行比传统的拉姆齐实验长一百倍的测量。通过修改，我们的方案可以实现DC灵敏度，其等效于所展示的NV中心AC磁场灵敏度的$0.1$ \，nT\，Hz $^{-1/2}$阶。
2018-12-04 quant-ph
Quantum Many-Body Metrology of Rotation Sensing with Strong Interactions
Seoul National University（首尔大学）
该研究针对准一维环形阱中带两个弱连接的少量强相互作用玻色子，通过自洽多体解预测强关联多体陀螺仪的旋转传感终极灵敏度，发现大相互作用耦合下量子费舍尔信息最大，为高分辨率估计慢旋转提供了方案。
2026-08-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
