Observations of Quantum Dynamics by Solution-State NMR Spectroscopy
核磁共振正在成为研究量子力学基础问题的一个有价值的实验平台。本文概述了一类混合态的制备，称为伪纯态，模仿纯量子态在高度混合的环境中通常用于描述溶液状态NMR样品。它还描述了自旋1/2核中旋量行为的NMR观察，使用磁场梯度模拟波函数崩溃，创建纠缠（或贝尔）伪纯态，并简要讨论了量子计算逻辑门，包括量子傅立叶变换。这些实验表明，液态核磁共振可以用来证明量子动力学的水平适合实验室练习。
1999-06-18 quant-ph
Coherent ultrafast core-hole correlation spectroscopy: x-ray analogues of multidimensional NMR
本文提出用二维X射线相干相关谱（2DXCS）研究核-电子跃迁和价跃迁之间的相互作用。这种技术可能会发现在未来的实验应用时，非常高强度的X射线源变得可用。通过改变脉冲之间的两个延迟周期获得的光谱显示由两种不同类型的核心跃迁耦合引起的非对角交叉峰。N1s和O 1 s信号的氨基苯酚异构体的计算说明如何新的信息多体效应的电子结构和分子的激发可以从这些光谱中提取。
2007-08-29 quant-ph
NMR spectroscopy and computing beyond myth and fiction
唯一让我感到羞耻的疯狂。
2011-09-26 nucl-th quant-ph
Principles and Demonstrations of Quantum Information Processing by NMR Spectroscopy
本文综述了近年来我们在核磁共振（NMR）谱处理量子信息方面的研究进展。我们首先介绍了几何的NMR的合奏不可区分的自旋，然后显示如何将这种几何解释包含在一个代数的多自旋产品运营商。在本文的其余部分中，我们将使用这个代数来证明它提供了一个简单的框架，在这个框架内可以更普遍地研究量子信息处理。通过NMR实现量子算法取决于特殊类型的混合态（称为伪纯态）的可用性，我们考虑了许多不同的方法来制备这些状态，并分析了它们如何随自旋数而变化。涉及这种宏观伪纯态的过程的量子力学性质也是一个有争议的问题，为了讨论这个问题的具体条款，我们提出了核磁共振实验的结果，构成了一个宏观模拟哈代悖论。最后，一个详细的产品运营商的描述给出了最近的NMR实验，证明了一个三位量子纠错码，使用场梯度来实现一个精确已知的退相干模型。
1999-07-03 quant-ph
Hyperpolarization-enhanced NMR spectroscopy with femtomole sensitivity using quantum defects in diamond
核磁共振（NMR）光谱是化学分析和分子结构鉴定的广泛使用的工具。因为它通常依赖于由小的热核自旋极化产生的弱磁场，NMR与其他分析技术相比具有较差的分子数灵敏度。最近，一类新的NMR传感器的基础上，光学探测的氮空位（NV）在金刚石量子缺陷允许分子光谱从样品体积几个数量级小于最敏感的电感检测器。然而，迄今为止，NV-核磁共振仪只能观察到来自纯的、高浓度样品的信号。为了克服这一限制，我们引入了一种技术，结合皮升级NV-NMR与完全集成的奥弗豪泽动态核极化（DNP）进行高分辨率光谱的各种小分子在稀溶液中，与毫微微摩尔的灵敏度。我们的技术推进了药物和天然产物发现，催化研究和单细胞研究的质量限制NMR光谱学。
2018-10-04 physics.app-ph quant-ph
Hadamard Products of Product Operators and the Design of Gradient-Diffusion Experiments for Simulating Decoherence by NMR Spectroscopy
本文介绍了NMR乘积算符形式的一种推广，它用Hadamard矩阵乘积来描述许多简单的自旋1/2弛豫过程。这种形式主义的效用说明推导NMR梯度扩散实验模拟几个感兴趣的退相干模型在量子信息处理，以及他们的Lindblad和Kraus表示。还描述了几个更复杂的形式的退相干，包括著名的集体各向同性模型的被动扩散实验。最后，它表明，阿达玛形式主义给出了一个简洁的表示与任意相关的消相干的波动场在不同的自旋参与，这可以应用到消相干（T2）以及非绝热弛豫（T1）过程。
2000-12-21 quant-ph
Enhanced microscale NMR spectroscopy of low-gyromagnetic ratio nuclei via hydrogen transfer
提出利用NV中心和氢转移增强低旋磁比核微尺度核磁共振波谱灵敏度的方法，实现化学位移和J耦合检测，灵敏度提升超一个数量级。
2025-06-19 quant-ph
The impact of noise on the simulation of NMR spectroscopy on NISQ devices
本文在 IBM 与 IonQ Aria 云量子平台上模拟小型有机分子 NMR 光谱，分析噪声影响并提出可由保真度指标计算的有效退相干率，以确定算法噪声容忍阈值。
2025-10-20 quant-ph
Experimental Demonstration of Greenberger-Horne-Zeilinger Correlations Using Nuclear Magnetic Resonance
格林伯格-霍恩-蔡林格（Greenberger-Horne-Zeilinger，GHZ）效应提供了一个不能用经典局部隐变量解释的量子关联的例子。本文报道了利用核磁共振（NMR）实现GHZ关联的实验。NMR实验与最初提出的GHZ实验在几个方面有所不同：它是在混合态而不是纯态上进行的;并且它所进行的自旋都位于同一个分子中，而不是被广泛分离。因此，NMR版本的GHZ实验不能完全排除经典的局部隐变量。尽管如此，它提供了一个明确的证明的“矛盾”GHZ相关性，并表明，任何经典的隐变量必须通过非标准的和以前未检测到的力量进行通信。GHZ关联的NMR演示显示了NMR量子信息处理技术在量子力学中演示基本效应的能力。
1999-05-07 quant-ph
Electron-electron double resonance detected NMR spectroscopy using ensemble NV centers at 230 GHz and 8.3 Tesla
氮空位（NV）中心使得在低磁场下的纳米级核磁共振（NMR）光谱的广泛研究成为可能。在高磁场下的核磁共振光谱显著提高了该技术的光谱分辨率，从而能够清楚地识别密切相关的化学物质。然而，NV检测的NMR通常使用通过电子自旋回波包络调制（ESEEM）的AC感测来执行，电子自旋回波包络调制是一种在高磁场下不可行的超精细光谱技术。在本文中，我们已经探索了NV检测NMR技术的高场NMR的应用。我们已经证明了光学检测磁共振（ODMR）与NV拉莫尔频率为230 GHz，在8.3特斯拉，对应于质子NMR频率为350 MHz。我们还演示了使用NV中心的电子-电子双共振检测NMR（EDNMR）的首次测量，并成功地检测到$^{13}C$核浴自旋。所描述的技术受纵向弛豫时间（$T_1$）限制，而不受横向弛豫时间（$T_2$）限制。该方法在8.3 T和更高磁场下进行外部自旋纳米级NMR的未来应用也进行了讨论。
2021-08-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Memory Enhanced Multipoint Correlation Spectroscopy for Statistically Polarized NMR
本研究提出一种结合相关光谱和量子异频检测的多点相关光谱法，用于提高统计极化纳米尺度核磁共振的灵敏度和测量效率。
2025-12-17 quant-ph
Noise-resistant off-resonance π-rotation realized in an NMR system
School of Physics and Technology, Wuhan University（武汉大学物理科学与技术学院）；School of Physics, Hangzhou Normal University（杭州师范大学物理学院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
该研究在NMR系统中提出双脉冲与十八脉冲序列实现非共振π旋转，十八脉冲序列抗噪声性能更优，保真度达0.9997±0.0006，为量子比特精确控制提供了新方法。
2026-10-14 quant-ph
Structural analysis of nuclear spin clusters via two-dimensional nanoscale nuclear magnetic resonance spectroscopy
二维核磁共振（NMR）在分子结构测定中是必不可少的。金刚石中的氮空位（NV）心被认为是实现纳米尺度核磁共振的一种优秀的量子传感器。在这项工作中，我们开发了一个计划的基础上的NV中心的量子控制的二维纳米级NMR光谱。我们对金刚石中两个耦合的$^{13}$ C核自旋的靶进行了原理验证实验。该方法利用类COSY序列进行时域数据采集，然后利用快速傅立叶变换（FFT）将数据转换到频域。利用二维核磁共振谱，可以分辨出核自旋集合的结构和位置。这项工作标志着解决单个分子结构的基本步骤。
2019-06-10 quant-ph
Large circuit execution for NMR spectroscopy simulation on NISQ quantum hardware
本研究利用NISQ量子硬件和误差抑制技术，实现了高场域下34个自旋系统的1D NMR光谱模拟，显著降低量子噪声并提升计算精度。
2025-12-16 quant-ph
Advances in nano- and microscale NMR spectroscopy using diamond quantum sensors
量子技术在过去几年中发展迅速。尽管量子传感器经常被量子计算所掩盖，但它在化学和生物学领域的广泛应用中显示出巨大的潜力。有一个系统特别突出：金刚石中的氮空位（NV）中心，一个原子大小的传感器，允许检测核磁共振（NMR）信号，其长度前所未有地缩小到单个质子。在这篇文章中，我们回顾了基于NV中心的量子传感的基本原理及其对纳米到微米尺度NMR光谱的显著影响。此外，我们强调并讨论了这种新技术未来可能的应用，包括能源研究，材料科学或单细胞生物学，以及这些快速发展的NMR传感器的相关挑战。
2022-05-27 physics.chem-ph quant-ph
NMR Quantum Computation with a hyperpolarized nuclear spin bulk
我们考虑两种新的量子门机制的基础上核自旋在超极化固体$^{129}Xe$和HCl的混合物和无机半导体。我们提出了两个方案，用于实现一个控制的非（CNOT）门的基础上核磁共振（NMR）光谱和磁共振成像（MRI）从超极化固体$^{129}Xe$和HCl的混合物和光泵NMR半导体。这样的门可以基于MRI技术和光学泵浦以及光学检测技术利用可寻址的特定自旋来构建。这些方案对于在元胞自动机架构方面实现实际的量子计算机可能是有用的。
1998-11-19 quant-ph
Quantum Heterodyne Sensing of Nuclear Spins via Double Resonance
纳米级核磁共振（NMR）信号可以通过与顺磁电子传感器自旋的超精细相互作用来测量。外差方法被广泛用于克服电子自旋寿命限制的光谱分辨率。它使用一系列修改的哈恩回波脉冲序列与进动信号相干地应用，从而产生二次采样的NMR信号。由于应用高电子拉比频率的挑战，其应用限于低场，因此该方法的全部潜力尚未在高磁场下开发，这对NMR有利。在这里，我们提出了外差检测利用一系列的相位相干电子核双共振传感块，扩展纳米级NMR协议，以任意磁场。我们证明了这一原则上的一个单一的NV中心，无论是与内在的$^{14}$ N和每周耦合$^{13}$ C核自旋浴周围的单一NV中心。我们比较我们的协议，现有的外差协议，并讨论其前景。这项工作铺平了道路，高场纳米外差NMR协议与NV中心，这是至关重要的减少样品体积和提高化学分辨率。
2022-05-20 quant-ph
Approximate Quantum Cloning with Nuclear Magnetic Resonance
在这里，我们描述了一个核磁共振（NMR）实验，该实验使用三量子位NMR设备来实现Buzek等人的一到两个近似量子克隆网络。
2001-11-19 quant-ph
Nuclear quadrupole resonances in compact vapor cells: the crossover from the NMR to the NQR interaction regimes
我们提出了第一个实验研究，映射的转换核四极共振从纯核四极制度的四极扰动塞曼制度。这种变换提出了一个有趣的量子力学问题，因为量子化轴从沿着电场梯度张量的轴排列变为沿着磁场排列。我们使用一个1立方毫米的立方原子池，用不同的材料做池壁，获得了I = 3/2 131-π的大核四极位移。当磁相互作用和四极相互作用的大小相当时，微扰理论不适合计算跃迁能。而不是使用微扰理论，我们比较我们的数据，理论计算使用Liouvillian方法，并找到很好的协议。
2008-12-10 quant-ph
J-coupling NMR Spectroscopy with Nitrogen Vacancy Centers at High Fields
本文提出一种在高磁场下利用金刚石氮空位中心获取同核与异核J-耦合的核磁共振方案，通过噪声过滤抑制样品退相干，获得仅含高分辨率J-耦合特征的清晰谱图。
2024-10-04 quant-ph
Single molecule NMR detection and spectroscopy using single spins in diamond
利用金刚石中的氮空位（NV）中心进行纳米磁性测量，由于具有室温操作、纳米级分辨率和高灵敏度的综合特性，引起了人们极大的兴趣。纳米磁测量的重要目标之一是能够检测单个分子中的纳米级核磁共振（NMR）。我们的理论分析表明，如何在金刚石表面的单个分子，与特征的NMR频率，可以检测到使用一个接近NV中心的时间尺度上的顺序秒与纳米精度。我们执行时空分辨率优化，并概述了更高灵敏度的路径。此外，该方法适用于在低和相对不均匀的背景磁场中的应用，与传统的液态和固态NMR光谱相比。
2013-07-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Use of composite rotations to correct systematic errors in NMR quantum computation
我们实现了一个系综量子计数算法的三个NMR光谱仪与1H共振频率为500，600和750 MHz。在更高的频率下，结果明显偏离天真的理论预测。这些系统误差几乎可以完全归因于非共振效应，这可以通过使用最初由Tycko开发的完全补偿复合旋转脉冲序列来基本上校正。我们还推导出一个解析表达式生成这样的序列与任意旋转角度。
1999-11-16 quant-ph
A Study of Quantum Error Correction by Geometric Algebra and Liquid-State NMR Spectroscopy
量子纠错码能够保护包含在量子态中的信息不受由于外部扰动引起的退相干的影响。应用于NMR，量子编码不会改变正常的弛豫，而是将"数据“自旋的状态转换为涉及额外辅助自旋的多个量子相干性。这些多个量子相干性以不同的速率松弛，从而允许通过以适当的方式将它们混合在一起来近似地重建数据的原始状态。本文描述了一个简单的三比特量子码在乘积算符形式下的运算，并利用几何代数方法得到了在外部随机场中存在任意关联时的纠错后的衰减曲线.这些预测都证实了在完全相关和不相关的情况下，13 C-标记的丙氨酸的液态NMR实验，使用梯度扩散方法来实现这些理想化的退相干模型。弱极化系统中的量子纠错要求辅助自旋相对于数据自旋以伪纯态制备，这导致信号损失超过通过纠错的任何潜在增益。然而，这项研究表明，量子编码可以用来验证理论退相干机制，并提供详细的信息相关的基础NMR弛豫动力学。
2000-04-07 quant-ph
High-Resolution NMR Spectroscopy at Large Fields with Nitrogen Vacancy Centers
本研究提出一种利用氮空位（NV）中心在高磁场下实现高分辨率NMR光谱的方法，通过将能量偏移映射到核自旋信号振幅并交替自由进动期，克服了NV传感器与高频核信号耦合的难题。
2023-04-03 quant-ph
Solving the quantum search problem in polynomial time on an NMR quantum computer
量子搜索问题是一个重要的问题，因为一般的NP问题可以有效地解决一个unsorted量子搜索算法。这里已经表明，量子搜索问题可以在NMR量子计算机上在多项式时间内解决。NMR系综量子计算是基于量子力学幺正动力学，即封闭量子系统和它的系综都服从同一个量子力学幺正动力学，而不是基于经典NMR量子计算的伪纯态或有效纯态。基于这一新原理，我们发展了常规的NMR多量子谱，从实验上解决了搜索问题。首先将搜索问题的解信息加载到由预言机幺正操作和预言机无关幺正操作构造的幺正演化传播子上，用于激发自旋系综中的多重量子相干性.然后利用多量子光谱技术从实验上提取溶液信息.讨论了如何增强量子搜索核磁共振多量子脉冲序列的输出信号，并提出了一些增强核磁共振信号的方法。本文的工作将有助于常规高场核磁共振机有效地解决量子搜索问题。
2002-06-16 quant-ph
Femtotesla Atomic Magnetometer for Zero- and Ultralow-field Nuclear Magnetic Resonance
本文研制用于ZULF NMR的飞特斯拉级钾SERF磁力计，通过蒸气池参数优化、真空腔集成和相位校准梯度测量，将灵敏度较单通道提升7倍，噪声底达1.2 fT/Hz^(1/2)。
2024-03-04 quant-ph
Approximate quantum counting on an NMR ensemble quantum computer
我们演示了一个量子算法的实现，用于估计在搜索操作中使用两个量子位的核磁共振（NMR）量子计算机的匹配项目的数量。
1998-08-26 quant-ph
NMR Based Quantum Information Processing: Achievements and Prospects
核磁共振（NMR）提供了一个实验设置，探索物理实现的量子信息处理（QIP）。在这里，我们介绍了理解应用核磁共振QIP的基本背景，并解释他们目前的成功，局限性和潜力。核磁共振波谱学以其丰富的自旋动力学的各种相干操纵而闻名。来自液态NMR光谱学的想法和仪器已被用于QIP实验。这种方法已经将该领域的复杂性提高到大约10个量子比特，这对于量子计算来说是一个很小的数字，但对于观察和更好地理解量子世界的复杂性来说足够大。虽然液态NMR是目前唯一一种即将达到这一数量量子位的技术，但复杂性的进一步增加将需要新的方法。我们勾勒出一个方向，通向一个可扩展的量子计算机使用自旋1/2粒子。下一步是基于固态NMR的QIP，能够达到10-30量子比特。
2000-04-27 quant-ph
Algorithmic Cooling in Liquid State NMR
量子冷却是一种利用热化来提高量子比特纯化水平的方法，即它降低了量子比特系统的熵。利用梯度上升脉冲工程（GRAPE）这一最优控制算法，实现了液态核磁共振的算法冷却。将各种冷却算法应用于$^{13}$ C $_2$ -三氯乙烯的三个量子位，以几种不同的方式将系统冷却到香农熵界限之外。特别是，在一个实验中，碳量子比特被冷却了4.61倍。这项工作是一个潜在的整合工具的核磁共振量子计算到体内磁共振光谱学的一步。
2015-11-08 quant-ph
NMR analogues of the quantum Zeno effect
我们描述了量子芝诺效应的核磁共振（NMR）演示，并简要讨论了这些是如何与更传统的NMR实验中的类似现象。
2006-06-30 quant-ph
High Resolution Magnetic Resonance Spectroscopy Using Solid-State Spins
我们展示了一个同步读出（SR）技术的振荡磁场与亚毫赫兹分辨率的光谱选择性检测，使用固态自旋的相干操纵。SR技术在基于金刚石中的氮空位（NV）中心的灵敏磁力计（~50皮特斯拉/Hz^（1/2））中实现，并且用于检测来自液态样品的核磁共振（NMR）信号。我们获得NMR光谱分辨率~3 Hz，这是近两个数量级窄于以前所证明的NV为基础的技术，使用的样品体积为~1皮升。这是NV检测NMR的第一个应用，以感测玻尔兹曼极化核自旋磁化，并首次观察化学位移和J耦合。
2017-06-14 quant-ph
Experimental Realization of Discrete Fourier Transformation on NMR Quantum Computer
本文报道了离散傅里叶变换在核磁共振量子计算机上的实验实现。实验结果与理论结果一致。利用本文介绍的脉冲序列，理论上可以在任意L比特量子数上实现DFT。
1999-05-25 quant-ph
Rapid solution of problems by nuclear-magnetic-resonance quantum computation
我们提出了一种改进的方法，使用核磁共振量子计算机（NMRQC）解决Deutsch-Jozsa问题。NMRQC的应用的两个已知障碍是密度矩阵元素随着比特数的指数减小，威胁弱信号电平，以及准备合适的起始状态的高成本。第三个障碍是迄今为止未注意到的对可供NMRQC使用的测量操作员的限制。介绍了Deutsch-Jozsa问题的函数类的变化，既扩展了有利于量子计算的问题范围，又避免了使用NMRQC的所有三个障碍。通过将其适应于这样的函数类，Deutsch-Jozsa问题可以在没有信号指数损失的情况下求解。该方法涉及一个额外的工作位和一个多项式更多涉及的甲骨文，它使用的热平衡密度矩阵系统的任意数量的自旋，从而避免了准备的伪纯状态和时间平均。
2000-07-14 quant-ph
Quantum sensing-enabled deuterium NMR spectroscopy with nanoscale sensitivity at low magnetic fields
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Diatope GmbH（迪亚托普有限公司）
本文利用钻石中的氮空位中心实现纳米级灵敏度的氘核磁共振光谱，在低磁场下实现了传统核磁共振无法达到的灵敏度和分子动态研究能力。
2026-04-28 physics.app-ph physics.chem-ph quant-ph
Zero- to ultralow-field nuclear magnetic resonance and its applications
作为常规高场NMR的补充分析工具，零至超低场（ZULF）NMR检测亚微特斯拉范围内的核磁信号。无自旋交换弛豫（SERF）原子磁力计为ZULF NMR提供了新一代灵敏的探测器。ZULF核磁共振以其低成本、高分辨率和可移植性等特点，在化学、生物、医学和基础物理测试等领域引起了广泛的关注。本文介绍了ZULF NMR的基本原理、方法、实验和理论的最新进展，以及它在光谱学、量子控制、成像、基于NMR的量子器件和基础物理测试等方面的应用。最后对ZULF核磁共振的发展前景进行了展望。
2020-11-30 physics.app-ph quant-ph
Blueprint for nanoscale NMR
金刚石中的氮空位（NV）中心已被用作超灵敏磁力计，以在1 - 100 nm长度尺度下对统计极化样品进行核磁共振（NMR）光谱分析。然而，通过NV传感器相干时间和通过核通过检测体积的快速分子扩散，光谱线宽通常限于kHz水平，这反过来对于实现长的核相干时间是关键的。在这里，我们提供了一个蓝图的设置，结合了足够的灵敏度检测NMR信号从纳米到微米尺度的样品与光谱分辨率，仅限于核自旋相干，即与传统的NMR。我们的协议检测沿外部磁场的方向与近表面NV中心使用锁定检测技术，使相位相干信号平均诱导的核极化。使用NV中心的NMR检测器和光学超极化源的双重作用，以增加信噪比，并结合贝叶斯干涉模型的信号处理，纳米/微米级NMR光谱可以进行亚毫摩尔样品浓度，几个数量级优于目前的技术水平。
2017-06-21 quant-ph
Composite pulses in NMR quantum computation
我描述了使用复合旋转的基础上，以打击量子逻辑门的系统误差的技术。尽管在核磁共振（NMR）量子计算的背景下开发和描述，但是这些序列应当适用于量子计算的其他实现。
2009-06-25 quant-ph
Nanoscale NMR Spectroscopy and Imaging of Multiple Nuclear Species
核磁共振（NMR）和磁共振成像（MRI）是成熟的技术，可在不同的学科中提供有价值的信息，但目前仅限于宏观样品体积。在这里，我们展示了纳米级NMR光谱和成像环境条件下的样品含有多个核物种，使用氮空位（NV）的颜色中心作为传感器的钻石。与单一的，浅NV中心的金刚石芯片和样品放置在金刚石表面上，我们进行NMR光谱和一维MRI的几个纳米大小的样品含有$^1$ H和$^{19}$ F核。或者，我们采用高密度的NV层附近的金刚石芯片的表面，以证明宽场光学NMR光谱的纳米级样品含有$^1$ H，$^{19}$ F，和$^{31}$ P核，以及多物种的二维光学MRI与亚微米分辨率。对于暴露于空气中的所有金刚石样品，我们确定了一个无处不在的$^1$ H NMR信号，与金刚石表面上和置于金刚石上的任何样品下方的吸附烃或水的$\sim 1$ nm层一致。这项工作为纳米级NMR和MRI应用奠定了基础，例如单蛋白质的研究和亚细胞分辨率的功能生物成像，以及亚纳米分辨率的薄膜的表征。
2014-06-12 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Quantum Logic Gates and Nuclear Magnetic Resonance Pulse Sequences
我们演示了如何在原则上可以使用NMR来实现构建量子计算机所需的所有元素，并简要讨论了量子逻辑的见解在开发新型脉冲序列中的潜在应用，以及在更传统的NMR实验中的应用。
1998-05-22 quant-ph
NMR Quantum Information Processing and Entanglement
在本文中，我们讨论了量子信息问题和最近的核磁共振（NMR）实验。我们解释了为什么这些实验应该被视为量子信息处理（QIP），尽管事实上，在目前的液态NMR实验中，没有发现纠缠，我们评论这些实验如何有助于QIP的未来，包括量子计算机的电源的起源进行了简要的讨论。
2001-10-05 quant-ph
Perspectives on a Solid State NMR Quantum Computer
在Yamamoto等人（quant-ph/0009122）磁共振力显微镜工作的基础上，提出了一种基于准一维材料羟基磷灰石的体相固态NMR的量子信息处理装置。在羟基磷灰石的宏观样品中，我们的固态NMR模型产生了物理学施加的10^8个量子比特的限制，而当前技术考虑的发展应该允许数百到数千个量子比特的上限。
2001-08-23 quant-ph
Design and application of robust rf pulses for toroid cavity NMR spectroscopy
我们提出了强大的射频（rf）脉冲，容忍的因素，在B1场的不均匀性，显着提高了潜在的环形腔谐振器的NMR光谱应用。基于最优控制理论，采用梯度上升脉冲工程（GRAPE）算法对点到点（PP）和酉旋转（UR）脉冲进行了激励、反演和重聚焦优化。此外，应用于绝热BIR-4 UR脉冲方案的优化参数化（OP）算法实现了超短（50微秒）脉冲，与标准实现相比具有可接受的性能。OP还发现了一类新的非绝热脉冲形状，在BIR-4框架内具有改进的性能。然而，没有一个OP-BIR 4脉冲与更普遍优化的UR脉冲竞争。新脉冲的优点在模拟和实验中得到了证明。特别是，这里提出的DQF COSY结果代表了使用环形探针的2D NMR光谱的第一个实施。
2010-11-29 physics.chem-ph quant-ph
Nanoscale Solid-State Nuclear Quadrupole Resonance Spectroscopy using Depth-Optimized Nitrogen-Vacancy Ensembles in Diamond
体量子材料的核磁共振（NMR）和核四极共振（NQR）光谱学提供了对诸如量子相临界性、磁性和超导性等现象的洞察。随着具有磁性现象的纳米级2-D材料的出现，感应检测的NMR和NQR光谱学不足以灵敏地检测纳米材料中的较小数量的自旋。金刚石中的氮空位（NV）中心已经显示出将NMR和NQR光谱的分析能力带到纳米级的希望。然而，由于缺陷中心的深度依赖性形成效率、来自表面自旋的噪声、能带弯曲效应以及核磁场的深度依赖性，关于极化自旋的表面NMR的理想NV深度存在模糊性。在这项工作中，我们准备了一系列的浅NV系综层深度，并确定了理想的NV深度进行NMR光谱的偏振\fluorine{}在Fomblin油的金刚石表面。我们发现，使用XY 8-N噪声光谱实现SNR为3所需的测量时间在NV深度为5.4 nm处最小。为了证明NV系综的传感能力，我们对六方氮化硼薄片的\boron{}进行NQR光谱。我们比较我们最好的金刚石与以前的工作与一个单一的NV，发现这个合奏提供了一个较短的测量时间与激发直径小至4 $μ$ m。该分析为进一步的实验提供了理想的条件，这些实验涉及具有磁性的2-D材料的NMR/NQR光谱。
2021-12-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
The $^{103}$Rh NMR Spectroscopy and Relaxometry of the Rhodium Formate Paddlewheel Complex
针对低旋磁比自旋1/2核NMR信号弱的难题，本研究以甲酸铑桨轮配合物为对象，建立通过氢核极化转移增强铑-103信号并抑制振铃伪影的方法，快速测得弛豫参数，发现其高场弛豫受化学位移各向异性主导且屏蔽各向异性极大。
2023-07-23 physics.chem-ph quant-ph
Nanoscale NMR Spectroscopy using Self-Calibrating Nanodiamond Quantum Sensors
常规的核磁共振（NMR）光谱依赖于从分子的宏观系综获取信号以获得关于分子结构和动力学的信息。将这种技术转移到纳米级样品大小将使分子分析没有平均的影响，在空间和时间的不均匀性，而不需要宏观体积的分析物，这两个固有的大合奏测量。基于大块金刚石芯片内部的氮空位（NV）中心的纳米级NMR实现了单核自旋灵敏度和确定化学结构所需的分辨率，但对于最敏感的设备，它们的检测体积仅限于金刚石表面上方几纳米。这使得它们无法在较厚的结构（如细胞）内以纳米级分辨率用于核自旋传感。在这里，我们展示了在（19 nm）3体积中使用多功能NV-NMR设备内的纳米金刚石，具有典型的30 nm直径的NMR信号从多个核素的检测。该装置检测由少量分析物分子产生的信号，数量级为1000。为了原位使用这些装置，必须针对每个纳米金刚石装置的未知几何形状校正检测到的信号。我们表明，这样的校准可以通过利用金刚石表面上的原子核薄层的信号来执行。这些结果，结合纳米金刚石的低毒性和它们对表面功能化的顺从性，表明纳米金刚石NV-NMR装置可以成为活细胞内基于纳米级NMR的传感的有用工具。
2019-02-05 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Nanometer-Scale Nuclear Magnetic Resonance Diffraction with Sub-Ångstrom Precision
实现原子分辨率是磁共振成像（MRI）的最终极限，实现这一能力提供了巨大的技术和科学机会，从药物开发到理解相互作用的量子系统中的动力学。在这项工作中，我们提出了一种利用核磁共振衍射（NMRd）的纳米MRI的新方法-一种扩展NMR成像以探测周期性自旋系统结构的方法。在原子尺度上实现NMR将为利用NMR的光谱能力进行材料表征创造一种强大的新方法。我们描述了两个实验，实现了纳米线磷化铟（InP）中的$^{31}$ P自旋的核磁共振测量亚朗斯特精度。在第一个实验中，我们通过周期性地反转$^{31}$ P自旋来编码$z$轴磁化的纳米级空间调制，并以$<0.8$ π的精度检测调制的周期和位置。在第二个实验中，我们展示了一种干涉技术，利用核磁共振d，用于检测的InP样品与精度为0.07 μ m的飞秒尺度位移。在这项工作中开发的基于衍射的技术代表了NMR中用于探测亚朗斯特伦长度尺度上的自旋的结构和动力学的新测量模式，并证明了晶体学MRI测量的可行性。
2022-04-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electro-mechano-optical detection of nuclear magnetic resonance
核磁共振（NMR）的信号接收通常依赖于由核感应引起的电动势的电放大。在这里，我们报告上转换的射频NMR信号的光学制度，使用高应力氮化硅膜，接口的电气检测电路和光学腔通过机电和光机械耦合。这使得光学NMR检测，而不牺牲传统的核感应方法的多功能性。虽然信噪比目前受到膜的布朗运动以及附加技术噪声的限制，但我们发现通过增加机电耦合强度，它可以超过传统的电方案。本文提出的机电光核磁共振检测方法为核磁共振信号的机械参量放大提供了可能性。此外，它可以潜在地与应用于核自旋的激光冷却技术相结合。
2018-02-07 physics.chem-ph quant-ph
An NMR-based nanostructure switch for quantum logic
我们提出了一种基于核磁共振（NMR）的纳米结构开关，它提供了可靠的量子门操作，这是构建量子计算机的重要组成部分。外磁场中的少电子量子点的幻数跃迁控制核共振。
2000-03-18 astro-ph cond-mat quant-ph
Optical Widefield Nuclear Magnetic Resonance Microscopy
本研究利用金刚石NV中心将核磁共振信号转为光学信号，由高速相机捕获，实现约10微米分辨率、235×150微米区域的宽场NMR成像，每个像素记录完整谱信息，融合光学与NMR技术推动多领域成像应用。
2024-05-15 physics.app-ph physics.chem-ph physics.optics
Fokker-Planck formalism in magnetic resonance simulations
本文介绍了非生物磁共振模拟的Fokker-Planck形式主义的概述，描述了其现有的应用，并提出了一些新的。与常用的刘维-冯·诺依曼方程相比，福克-普朗克理论最吸引人的特点是，对于所有相关类型的空间动力学（自旋、扩散、流动等），相应的Fokker-Planck哈密顿量与时间无关。许多困难的NMR、EPR和MRI模拟问题（多旋转NMR、超快NMR、基于梯度的零量子滤波器、扩散和流动NMR、EPR中的非共振软微波脉冲、MRI中的自旋-自旋耦合效应等）在Fokker-Planck空间中得到了很大的简化。本文还总结了作者编写和使用Spinach库相应模块的经验-下面描述的方法已经实现了以前被认为过于复杂的常规实际使用的各种模拟。
2016-05-26 math-ph math.MP quant-ph
The Fantastic Four: A plug 'n' play set of optimal control pulses for enhancing nmr spectroscopy
我们提出了高度鲁棒的，基于最佳控制的整形脉冲，旨在取代给定脉冲序列中的所有90°和180°硬脉冲，以提高性能。特别注意确保脉冲可以简单地以一对一的方式取代原始硬脉冲，而不对现有序列进行任何额外的修改。因此，每个核的四个脉冲的集合由相同持续时间的90°和180°点对点（PP）和万向旋转（UR）脉冲组成。这些1 ms脉冲在20 kHz（1H）和35 kHz（13 C）的谐振偏移上提供均匀的性能，并容许（+/-）15%（1H）和（+/-）10%（13 C）的相当大的射频（RF）不均匀性/误校准，使它们特别适合于小到中等大小分子的NMR（对于其，脉冲期间的弛豫效应可忽略不计）在600 MHz的可获得的和广泛使用的谱仪场强度下进行。传统的硬脉冲序列的实验性能被证明是大大提高，通过将新的脉冲，每组被称为神奇四侠（Fanta 4）。
2012-09-01 physics.chem-ph quant-ph
Nonvolatile quantum memory enables sensor unlimited nanoscale spectroscopy of finite quantum systems
在纳米级计量应用中，测量通常受到传感器性能的限制。在这里，我们表明，在核磁共振（NMR）光谱测量使用单氮空位（NV）中心的金刚石，NV传感器电子自旋限制光谱分辨率下降到几百Hz，这限制了有限自旋系统的表征和相干控制，此外，是不够的高分辨率NMR光谱，旨在单分子识别和结构分析后者。为了克服这一限制，我们支持一个NV电子自旋传感器与核自旋量子位作为量子和经典存储器允许中间非易失性存储的计量信息，同时抑制有害的反作用的传感器到系统的调查。我们证明量子和经典的存储寿命分别为8毫秒和4分钟的环境条件下。此外，我们设计和测试的测量和去耦协议，有效地利用这样的内存量子位。使用我们的混合量子-经典传感器设备，我们实现了高分辨率的NMR光谱，单自旋线宽下降到13 Hz。因此，我们的工作是一个先决条件，高分辨率NMR光谱的纳米量子系统下降到单级。
2016-10-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quadrature-detected zero-to-ultralow-field nuclear magnetic resonance
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)（德国联邦物理技术研究院）；New York University（纽约大学）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Jagiellonian University in Kraków（克拉科夫雅盖隆大学）；Johannes Gutenberg University of Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）
本文提出正交检测零到极低频核磁共振（QD ZULF NMR）概念，采用原子光泵磁力计检测信号，可确定旋磁比绝对符号、降低峰重叠度，还给出两种化合物的实验J谱及理论框架。
2026-10-14 physics.chem-ph quant-ph
Concatenated Composite Pulses Applied to Liquid-State Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
在核磁共振（NMR）中广泛应用的复合脉冲的基础上，发展了一种具有高精度的量子信息处理（QIP）幺正运算，即连续复合脉冲（CCCPs）。CCCP同时补偿两种类型的系统误差，这对于NMR中的已知复合脉冲是不可能的。我们的实验表明，CCCP不仅在QIP中，而且在NMR中是强大的和通用的工具。
2020-01-09 cond-mat.other physics.chem-ph physics.ins-det
