Decoherence of Nuclear Spins in the Proximity of Nitrogen Vacancy Centers in Diamond
本研究针对钻石NV中心附近核自旋退相干问题，通过第一性原理模拟结合实验验证，发现Hahn回波的非平凡振荡并提出新传感模式，还开发出可预测核自旋动力学的通用计算框架。
2023-02-07 quant-ph
Robust quantum-network memory using decoherence-protected subspaces of nuclear spins
量子寄存器网络的实现是量子科学和技术中的一个突出挑战。我们实验研究了一个网络节点，由一个单一的氮空位（NV）中心的电子自旋超精细耦合到附近的核自旋。我们演示了在一个节点内对五个核自旋量子比特的单独控制和读出。然后，我们描述了存储的量子叠加在单个核自旋下重复应用的概率光节点间纠缠协议。我们发现，存储保真度是有限的，在电子自旋复位失败后的尝试失相。通过将量子态编码到两个核自旋的消相干保护子空间中，我们证明了量子相干性可以保持超过1000次的远程纠缠协议。这些结果和见解为远程纠缠纯化和使用NV中心量子网络节点实现量子中继器铺平了道路。
2016-03-04 quant-ph
Energy levels and decoherence properties of single electron and nuclear spins in a defect center in diamond
研究了金刚石中缺陷中心及其附近13 C核的单电子和单核自旋的相干行为。分析了缺陷中心电子自旋与~（13）C核自旋超精细耦合的能级。磁共振的方法，连同光学读出的单缺陷中心已被应用，以观察电子和核自旋的相干动力学。长的相干时间，在微秒的电子自旋和几十微秒的核自旋的顺序，建议研究系统作为一个很好的实验方法，实现2量子位门。
2004-09-12 quant-ph
Quasi non-Markovian approach to the study of decoherence of a controlled-not quantum gate in a chain of few nuclear spins quantum computer
在弱耦合近似下，建立了一个准非马尔可夫主方程，研究了由三个核自旋组成的具有第二近邻Ising相互作用的线性链系统构成的量子计算机模型中受控非（CNOT）量子门运行时的退相干现象.我们比较与马尔可夫对应的温度不同，从零（热化）和在零温度下的低和高耗散率的行为。在低耗散有一个非常小的差异之间的马尔可夫和准非马尔可夫在任何温度下，这是不可能被测量，并在高耗散有一个差异，这是可能在任何温度下测量。
2012-06-07 quant-ph
Decoherence and dynamical decoupling control of nitrogen-vacancy center electron spins in nuclear spin baths
理论研究了高纯金刚石中氮空位中心电子自旋的退相干和动力学解耦控制，其中与$^{13}$ C核自旋的超精细相互作用是主要的退相干机制.退相干被表述为电子自旋与核自旋之间的纠缠，这是由电子自旋状态的核自旋浴演化引起的。核自旋浴演化是由单自旋进动和成对触发器等基本过程驱动的。退相干中不同基元过程的重要性取决于外磁场的强度。
2011-08-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-Spin Measurement and Decoherence in Magnetic Resonance Force Microscopy
我们考虑一个简单的版本的循环绝热反演（CAI）技术在磁共振力显微镜（MRFM）。我们研究的问题：什么成分的自旋是在CAI MRFM测量？我们表明，非破坏性检测的悬臂振动提供了一个测量的自旋分量沿有效磁场。这一结果是基于数值模拟的哈密顿动力学（薛定谔方程）和数值解的主方程。
2002-10-07 quant-ph
Collective Decoherence of Nuclear Spin Clusters
研究了强纠缠自旋集团中核自旋的偶极-偶极退相干问题。我们的研究结果表明，它的动力学可以描述为退相干由于与一个完全相关和不相关的部分组成的复合浴相互作用。相关项导致相干性在较大时间的较慢衰减。退相干率按比例增加为自旋数量的平方根，给出所得误差的线性缩放。我们的理论与最近报道的相关自旋团簇的退相干实验是一致的。
2005-09-12 cond-mat.dis-nn quant-ph
Decoherence of quantum states and its suppression in ensemble large-scale solid state NMR quantum computers
讨论了基于核自旋I = 1/2的P施主原子阵列的系综大规模固态NMR量子计算机中的退相干问题。本文认为，低温（< 0.1 K）退相干的主要机制是量子位共振频率随机调制的绝热过程，该过程由核自旋与基本原子、杂质顺磁原子以及杂质反磁原子的电子自旋相互作用的长期部分决定。它是由估计的允许浓度的磁性杂质和自旋温度，从而获得所需的消相干抑制。讨论了系综量子寄存器基态中随机相位误差的抑制。
2002-11-17 quant-ph
Decoherence without classicality in the resonant quantum kicked rotor
我们研究了在Kraus算符定义的幺正噪声作用下的量子被踢转子的共振，我们证明了这种退相干一般不会导致经典的扩散行为.我们发现精确的解析表达式的密度矩阵和方差的主要共振。方差并没有失去其弹道行为，但相干性衰减的幂律。二次共振进行了数值处理，获得幂律衰减的方差和指数律衰减的相干性。
2009-07-01 quant-ph
Controlling Decoherence in Bose-Einstein Condensation by Light Scattering far off Resonance
结果表明，通过超辐射瑞利散射，强远共振泵浦激光作用于玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC），可以诱导多模量子化真空场与BEC的非破坏耦合.这种有效的相互作用将迫使BEC加上光场的整个系统从一个因式分解的初始态演化到一个理想的纠缠态，从而导致BEC中的量子退相干。由于有效耦合系数主要取决于泵浦光的拉比频率，因此可以通过调节泵浦光的强度来控制量子退相干过程。为了研究退相干对BEC的物理影响，我们研究了有效纠缠的真空模如何抑制BEC在完全分离的紧密双壁中的相干隧穿。
2000-02-13 quant-ph
From Spectral Relaxation to Quantified Decoherence
量子信息处理（QIP）需要对退相干进行全面评估。为QIP准备的原子或离子通常通过交替微波-光学双共振方案内的辐射来寻址。当寄生谐振光与驱动辐射同时被接纳时，可以将明确定义的退相干量应用于系统。这种退相干量化的纵向和横向弛豫。它可以用于校准观测到的退相干以及用于测试纠错量子码。
2001-09-07 quant-ph
Uncovering many-body correlations in nanoscale nuclear spin baths by central spin decoherence
多体相关性可以对相互作用系统的性质产生关键的见解;然而，在多粒子物理学中，特别是在纳米尺度系统中，检测它们通常非常具有挑战性。在这里，以磷施主电子自旋在自然丰度29 Si核自旋浴作为我们的模型系统，我们发现在纳米级核自旋浴的多体关联产生可识别的签名在多脉冲动力学解耦控制下的中心自旋的退相干理论和实验。我们发现，当退耦脉冲数为奇数时，中心自旋退相干主要由二阶核自旋关联（成对触发过程）驱动。相反，当脉冲数为偶数时，四阶核自旋关联（对角相互作用重整化成对触发过程）主要负责中心自旋退相干。不同数量级的多体关联可以通过不同动力学解耦控制下的中心自旋退相干来选择性地检测，为探测纳米级核自旋浴中的多体过程提供了一种有用的方法。
2014-04-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental inhibition of decoherence on flying qubits via bang-bang control
由于脉冲包络中不可避免地存在多个频率，消相干会显著影响光脉冲在色散介质中传播的偏振态。在这里，我们报告的抑制偏振退相干的环形腔中获得的光子量子比特的“bang-bang”的保护技术已经用于核自旋和核四极量子比特的适当重组。我们的结果表明，bang-bang控制可以有益地扩展到涉及飞行偏振量子比特的量子信息过程。
2009-07-07 quant-ph
Quantum theory for electron spin decoherence induced by nuclear spin dynamics in semiconductor quantum computer architectures: Spectral diffusion of localized electron spins in the nuclear solid-state environment
我们考虑了半导体量子计算机体系结构中单个局域电子自旋由于耦合到晶格核自旋浴而产生的退相干。在低温和外加磁场的情况下，主要的退相干机制是电子自旋共振频率的谱扩散，这是由于偶极相互作用引起的自旋对触发器产生的随机磁场引起的.由于这种随机磁场，电子自旋退相复杂地依赖于核自旋池的量子动力学，使得耦合退相干问题难以解决。我们提供了一个正式的精确解决方案，这个非马尔可夫量子退相干问题，数值计算准确的自旋退相干在短时间内，这是特别相关的固态自旋量子计算机架构。发展了一种量子集团展开方法，并对该方法进行了验证。该方法具有足够的通用性，可能应用于其他类型的自旋退相干问题。我们提出的数值计算结果是在定量协议与电子自旋回波测量磷掺杂硅。我们还提出了自旋回波衰减结果的量子点在GaAs中的磷掺杂的硅系统的定性不同。我们的理论结果提供了在可扩展的半导体量子计算机架构中，在低温和中至高磁场下，半导体中局域电子的自旋相干性（至少，如哈恩自旋回波测量所表征的那样）的最终极限。
2006-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hyperfine-assisted decoherence of a phosphorus nuclear-spin qubit in silicon
硅中磷原子的核自旋已被用作各种量子信息实验中的量子比特。有人提出，这种核自旋量子比特可以有效地控制由一个交流电场，当嵌入在一个两个电子点施主设置受到本征或人工自旋轨道相互作用。将量子位暴露于该设置中的控制电场也将其暴露于电噪声。在这项工作中，我们描述了电噪声机制（例如声子和$1/f$电荷噪声）的影响，并估计了核自旋量子比特相应的退相干时间尺度。我们确定了一个有前途的参数范围内的电单量子比特操作至少快一个数量级，然后退相干。在这种情况下，由于$1/f$电荷噪声，退相干由退相主导。我们的研究结果有利于纳米结构的优化设计，以证明电驱动的核自旋共振。
2019-03-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Using a Lindbladian approach to model decoherence in two coupled nuclear spins via correlated phase-damping and amplitude damping noise channels
本文研究了两个耦合核自旋系统中不同阶相干态的弛豫动力学。我们使用了以前设计的固有噪声存在于这样的系统中，认为马尔可夫松弛的Lindblad主方程的模型。我们在几个双自旋系统中实验产生了零、单和双量子相干性，并进行了完整的态层析成像和计算态保真度。我们在实验上测量了这些系统中零和双量子相干性的衰减。实验数据很好地拟合了一个模型，该模型认为主要噪声通道是同时作用于两个自旋的相关相位阻尼通道，以及独立作用于两个自旋的广义振幅阻尼通道。多重量子相干性的微分弛豫可以归因于同时作用于两个自旋的关联相位阻尼通道的作用。
2020-07-25 quant-ph
Control of electron spin decoherence caused by electron-nuclear spin dynamics in a quantum dot
通过求解耦合量子动力学方程，研究了InAs量子点中多个相互作用核自旋的介观浴对电子自旋退相干的控制。由于核自旋浴的分叉演化是基于电子自旋的上升或下降状态，因此它测量了电子自旋的哪个状态信息，从而降低了它的相干性。用对关联近似求解了核自旋池的多体动力学。在相应的时间尺度上，核的成对触发器，作为介观浴中的元激发，可以映射到非相互作用的赝自旋的进动。这种映射为理解退相干和设计控制方案提供了几何图像。仔细检查核浴动力学揭示了丰富的现象和控制电子自旋退相干的新的可能性。例如，当电子自旋在$τ$处被$π$ -脉冲翻转时，其相干性将在$\sqrt{2}τ$处部分恢复，这是从介观浴中量子解纠缠的结果。与常规自旋回波对非均匀展宽相位的重新聚焦不同，通过控制量子对象，通过引导浴态的量子演化来实现解纠缠。一个级联的脉冲序列的建设可以消除退相干与任意精度，与核-核自旋相互作用强度作为控制小参数。
2007-03-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing decoherence through Fano resonances
我们研究了退相干对波通过共振散射结构时的Fano共振的影响。我们发现，法诺不对称参数q如下，作为退相干的强度的函数，轨迹在复杂的平面上，揭示了详细的信息的基础退相干过程。耗散和幺正失相导致明显不同的轨迹。我们的预测成功地测试对微波实验，使用不同的吸收系数的金属腔和以前发表的数据通过量子点的运输。这些结果开辟了新的可能性，研究退相干的影响，在广泛的物理系统中，法诺共振存在。
2010-07-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multiple-quantum transitions and charge-induced decoherence of donor nuclear spins in silicon
我们研究单和多量子跃迁的核自旋的电离砷捐助者在硅和四极效应的相干时间，我们链接到波动的电场梯度后，应用光和偏置电压脉冲。为了确定在4维希尔伯特空间中的所有订单的叠加的相干时间，我们使用相位循环技术，并发现，当电效应被允许衰减，这些时间的规模如预期的类场退相干机制，如与周围的$^{29}$硅核自旋的相互作用。
2016-10-13 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Decoherence-free quantum register of nuclear spins in diamond
固态量子寄存器特别适合于在室温下存储量子信息，并且具有较长的相干时间。然而，量子霸权的实际应用需要更长的相干时间，以允许更复杂的算法。在这项工作中，我们提出了一个量子寄存器，位于一个消相干的子空间中实现与钻石中的色心。量子信息被编码在由两个相邻的核自旋组成的两个逻辑状态中，而电子自旋被用作初始化和控制的辅助。此外，通过调谐离轴磁场，我们能够实现非核自旋保持跃迁，我们使用该跃迁通过激励拉曼绝热通道来准备寄存器。此外，我们使用这个序列来操纵量子寄存器和单个核自旋。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Room-temperature storage of quantum entanglement using decoherence-free subspace in a solid-state spin system
我们实验证明室温存储的量子纠缠使用两个核自旋弱耦合的电子自旋由一个单一的氮空位中心在金刚石。我们实现了对三量子比特自旋系统的通用量子门控制，并在两个核自旋的无消相干子空间中产生了编码的纠缠态。通过注入任意的集体噪声，我们证明了无退相干纠缠态的相干时间比其他纠缠态的相干时间长一个数量级。
2017-11-08 quant-ph
Inhibition of electromagnetically induced absorption due to excited state decoherence in Rb vapor
在[Taichenachev et al，Phys.Rev.A { \bf 61}，011802（2000）]中提出的解释，根据该解释，在简并二能级系统中观察到的电磁诱导吸收（EIA）共振是由于从激发态到基态的相干转移，在观测$^{87}$ Rb的$% D1$线上的参数共振的Hanle型实验中进行了实验测试。虽然EIA发生在仅含有$Rb$蒸气的单元中的$F=1\to F^{\prime}=2 $跃迁中，但由于激发态的碰撞退相干，与缓冲气体（$Ne$的$30 torr$）的碰撞导致该共振的符号反转。提出了一个与实验结果定性一致的理论模型。
2002-11-12 quant-ph
Decoherence of nuclear spins in the "frozen core" of an electron spin
混合量子比特系统将电子自旋与附近（“邻近”）的核自旋寄存器相结合，为量子信息处理提供了一条有前途的途径，甚至最近在钻石中展示了多自旋纠错协议。然而，对于低温硅中施主原子自旋提供的重要平台，$^{29}$ Si近核自旋的退相干机制还没有得到很好的理解，部分原因是近核自旋位于所谓的“冻结核”区域，施主电子超精细相互作用强烈抑制了核动力学。我们研究了由施主电子周围的冻结核外和冻结核内的量子自旋池产生的中心近核量子比特的退相干，考虑了冻结核外由许多（$\gtrsim 10^8$）弱贡献对组成的超大核自旋池的影响.我们还提出，可能有一个重要的贡献，从几个（顺序$100$）对称定位的核自旋对（“等价对”），这是以前没有考虑到他们的影响是可以忽略不计的冻结核外。如果等效对代表了一个可测量的退相干源，那么核相干衰变就可以提供电子波函数对称性的灵敏探测器。对于磷供体系统，我们获得了“远浴”和“等效对”模型的1秒量级的$T_{2n}$值，证实了硅中邻近核作为非常长寿的自旋量子比特的适用性。
2015-05-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonadiabatic decoherence control of qubits strongly coupled to continuum edge
我们提出了一种方法来控制强耦合到库的驱动量子比特的退相干，当量子比特的共振频率接近库光谱的连续边缘时。这种强耦合机制超出了现有退相干控制方法的范围。我们证明，一个适当的序列的共振频率的几乎突然的变化可以保护量子比特状态从衰变和退相干更有效地比直观明显的替代方案，这是固定的共振以及在一个禁带内的水库频谱，尽可能从连续边缘。这里概述的“反直觉”非绝热方法可以在保持量子逻辑运算的高保真度方面胜过绝热方法。所提出的方法的显着的有效性，它需要比以前提出的控制方法低得多的频率变化率，是由于适当地交替失谐从连续边缘的能力，以增加发射和背散射量子的干扰，从而有助于稳定量子比特状态对衰变。讨论了它在控制辐射、振动和光电离连续谱边缘退相干中的应用。
2004-10-14 quant-ph
Theory of nuclear induced spectral diffusion: Spin decoherence of phosphorus donors in Si and GaAs quantum dots
我们提出了一个半导体局域自旋的谱扩散模型，该模型是由晶格核自旋的偶极涨落引起的。每个核自旋触发器被假定为是独立的，该过程的速率由矩量法计算。我们计算的Si：P中施主电子自旋的自旋退相干时间$T_{M}=0.64$ ms是自旋回波衰减测量的两倍。对于$^{31}$ P核自旋，我们表明，频谱扩散是很好的运动窄化制度。GaAs量子点的计算给出了取决于量子点尺寸的$T_{M}=10-50$ $μ$ s。我们的理论表明，核诱导光谱扩散不应该是一个严重的问题，在发展自旋为基础的半导体量子计算机架构。
2003-05-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coupled-channels density-matrix approach to low-energy nuclear collision dynamics: A technique for quantifying quantum decoherence effects on reaction observables
基于带有Lindblad耗散项的Liouville-vonNeumann方程，发展了一种考虑全角动量耦合的密度矩阵方法，用于核反应动力学研究。它允许定量研究的作用和重要性的量子退相干的核散射。给出了能揭示量子退相干效应的渐近可观量公式。介绍了一种从含时密度矩阵中提取能量分辨散射信息的方法。作为例子，对$^{16}$ O弹丸与$^{154}$ Sm靶的低能碰撞进行了模型计算。
2010-10-18 nucl-ex nucl-th quant-ph
Electron Spin Decoherence in Silicon Carbide Nuclear Spin Bath
本文研究了碳化硅（SiC）核旋浴中单个缺陷的电子自旋退相干。我们发现，虽然$^{29}\rm{Si}$（$p_{\rm{Si}}=4.7\%$）的天然丰度比$^{13}{\rm C}$（$p_{\rm{C}}=1.1\%$）大4倍左右，但强磁场下SiC核自旋浴中缺陷中心（$B>300~\rm{Gauss}$）的电子自旋相干时间比金刚石中$^{13}{\rm C}$核自旋浴中氮空位（NV）中心的电子自旋相干时间长。这一反直觉结果的原因是有限磁场中异质核自旋翻转过程的抑制。结果表明，SiC中缺陷中心的电子自旋是量子信息处理中固态自旋量子比特的理想候选者。
2014-09-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum many-body theory for electron spin decoherence in nanoscale nuclear spin baths
纳米尺度系统中电子自旋的退相干对于量子信息处理和磁测量等量子技术具有重要意义。它也是研究量子与经典现象交叉的理想模型问题。在低温或自旋轨道耦合较弱的轻元素材料中，纳米结构中的声子散射不那么重要，核自旋的波动成为电子自旋的主要退相干机制。自20世纪50年代以来，人们发展了半经典噪声理论来理解电子自旋退相干。在基于自旋的固态量子技术中，相关系统处于纳米尺度，并且核自旋浴是需要量子描述的量子对象。近年来，人们建立了量子图像来理解退相干现象，并发展了量子多体理论来定量描述这一现象。反常的量子效应已经被预言，有些已经被实验证实。发展了一个系统的截断的团簇关联展开理论，用以解释纳米级核自旋池中电子自旋退相干过程中产生的多体关联。该理论已经成功地预测和解释了许多物理系统中的实验结果。在这篇综述中，我们将涵盖这些最新进展。本文也将讨论目前量子多体理论的局限性和未来发展的可能方向。
2017-03-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum-Bath Decoherence of Hybrid Electron-Nuclear Spin Qubits
实现可扩展固态量子计算面临的一个主要问题是克服退相干--当量子比特与其环境相互作用时，编码在量子比特中的相位信息丢失的过程。由于大量的环境自由度，准确计算退相干时间$T_2$是具有挑战性的，特别是当量子位和环境高度相关时。杂化或混合的电子-核自旋量子比特，例如硅中的施主，具有“最佳工作点”（OWP），其是用于降低磁场中的退相干的最佳点。以前对OWP附近$T_2$急剧变化的分析是基于对经典噪声的不敏感性，即使混合量子位位于高度相关的量子环境中，例如$^{29}$ Si杂质的核自旋浴。这使得对退相干机制的理解有限，并且对$T_2$给出了不可靠的预测。我提出了量子多体计算的量子位浴动力学，其中（一）产量$T_2$的混合量子位在多个制度的实验非常一致，（二）阐明核自旋浴的多体性质和（三）暴露量子浴和经典场退相干之间的显着差异。为了实现这些，集群的相关性扩展进行了调整，包括电子-核状态混合。此外，对铋施主作为混合量子比特的核自旋池进行了实验分析，推导出了$T_2$的简单解析公式，预测结果与实验一致，并将建立的动力学解耦方法与近OWP操作相结合，以最大化$T_2$。最后，研究了$^{29}$ Si自旋在接近混合量子比特处的退相干，以确定其用作量子寄存器的可行性。
2015-10-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Absence of decoherence in the complex potential approach to nuclear scattering
依赖于时间的密度矩阵传播被用来证明，在一个开放量子系统的示意性模型，复势方法和Lindblad耗散动力学是\emph{not}等效的。虽然前者保留了相干性，但在Lindblad耗散动力学中被破坏了。量子退相干是造成这两种方法之间差异的关键方面，表明复势模型不足以一致地描述开放量子系统动力学。有人建议，量子退相干应始终明确包括在一个截断的模型空间内的反应通道的低能核碰撞动力学建模时。
2010-05-01 nucl-ex nucl-th quant-ph
Dissipatively stabilized quantum sensor based on indirect nuclear-nuclear interactions
我们建议使用一个耗散工程氮空位（NV）中心作为两个核自旋之间的相互作用的调解人，保护从退相干和放松的NV。在环境条件下，即使在大的NV-核距离下，该方案也在量子寄存器中的核自旋之间实现了高度选择性的高保真度量子门。重要的是，这种方法允许使用核自旋作为传感器而不是存储器，而NV自旋充当用于初始化和读出传感器的辅助系统。对NV中心的去相干和弛豫的免疫性导致可调谐锐频率滤波器，同时允许信号的连续收集以同时实现高光谱选择性和高信噪比（SNR）。
2017-02-16 quant-ph
Nuclear spin qubits in a trapped-ion quantum computer
物理系统必须满足许多条件才有资格成为用于量子信息处理的有用量子比特（qubit），包括易于操作、长的退相干时间和高保真度读出操作。由于这些条件很难用单个系统来满足，因此可能需要组合不同的自由度。在这里，我们讨论了一个可能的系统，基于电子和核自旋自由度被困离子。核自旋产生长的退相干时间，而电子自旋在磁场梯度中提供有效的操纵，并且离子的光学跃迁确保选择性和有效的初始化和读出。
2009-04-26 quant-ph
Diffusion Resonances in Action Space for an Atom Optics Kicked Rotor with Decoherence
我们数值研究动量扩散率的脉冲踢跨量子到经典的过渡转子的动力学更宏观的增加总系统的行动。对于初始和后期的时间率，我们观察到一个增强的扩散峰的变化和规模与变化的踢强度，我们还观察到独特的峰周围的量子共振。我们的调查发生在一个系统的超冷原子耦合到它的环境通过自发发射退相干的情况下，和效果应该是可实现的正在进行的实验。
2001-11-29 nlin.CD quant-ph
Line Broadening and Decoherence of Electron Spins in Phosphorus-Doped Silicon Due to Environmental 29^Si Nuclear Spins
利用脉冲电子自旋共振技术，在8K下测量了掺磷硅单晶（f = 0.19% ≤ 99.2%）中29^Si同位素的浓度，系统地研究了环境29^Si核自旋对施主电子自旋的影响.作为f的函数的线宽示出了与理论分析的良好协议。我们还报道了施主电子自旋的相位记忆时间T_M依赖于f和相对于外磁场的晶轴。
2005-12-16 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Number of particle creation and decoherence in the nonideal dynamical Casimir effect at finite temperature
本文通过导出一个有效哈密顿量来研究非理想腔中的动力学Casimir效应。我们首先计算粒子产生的平均数的一般表达式，适用于腔边界的任何运动规律。我们还计算了在选定的模式中制备的任意状态的线性熵的一般表达式，也适用于腔边界的任何运动定律。作为我们的结果的应用，我们已经分析了在一个特定的振荡运动的空腔边界内的粒子产生和线性熵的平均数。在这些表达式的基础上，我们发展了一个全面的分析，在非理想动力学Casimir效应的粒子产生数的共振。我们还证明了共振的发生在纯度的初始状态的损失，并估计与这些共振的退相干时间。
2008-05-06 quant-ph
Understanding the fundamental connection between electronic correlation and decoherence
我们引入一个理论，揭示了电子之间的相关性和物质中电子态的量子相干性程度之间的基本和以前被忽视的联系。对于任意状态，只有当核浴诱导的电子动力学本质上是纯退相时，效应才会解耦，使得$[H^{S},H^{SB}]=0$，其中$H^{S}$是电子哈密顿量，$H^{SB}$是电子-核耦合。我们定量地说明了这种连接通过精确的模拟的Hubbard-Holstein分子使用的运动的分层方程，表明增加电子相互作用的程度可以提高或抑制电子相干损失的速率。
2016-04-20 quant-ph
Realization of decoherence-free subspace using Multiple-Quantum coherences
基于一维核磁共振谱不能分辨CH3自旋体系中的三个质子，而二维多量子核磁共振谱却能在一定程度上分辨这一事实，提出了一种二维核磁共振（NMR）方法来构造一个两逻辑量子比特的无消相干子空间（DFS）.我们使用四个有噪声的物理核自旋，包括CH3自旋系统中的三个质子和一个碳，来产生两个无消相干的逻辑量子比特。该方法充分利用了一维谱中不能利用的未寻址自旋。此外，我们已经通过实验证明了这种方法。我们的实验结果表明，我们的DFS可以防止更多类型的退相干比一个由四个噪声的物理量子位都具有不同的化学位移。更重要的是，这个想法可以为扩展量子比特系统提供新的见解，因为它有效地利用了磁等效核。
2004-10-25 quant-ph
A perturbative non-Markovian treatment to low-temperature spin decoherence
University of Minnesota（明尼苏达大学）
本文提出了一种非马尔可夫主方程，用于研究低温下分子自旋退相干的动力学，通过从头计算参数与退相干动力学的关联，提供高效预测方法。
2026-02-28 quant-ph
Neutrino induced decoherence and variation in nuclear decay rates
最近的工作提出，普通物质和随机引力背景之间的相互作用可以导致普通物质的大聚集体的退相干。在这项工作中，我们指出，这些论点可以进行到一个随机的中微子背景下，但与普朗克尺度的引力退相干取代弱标度。这意味着，它可能会观察到这样的中微子诱导的退相干在一个小的，微观系统，而不是一个宏观系统的情况下，引力诱导的退相干。特别是，我们认为中微子退相干可以与观察到的某些核的衰变率的变化。最后，我们指出，这种中微子诱导的退相干可以被认为是Mikheev-Smirnov-Wolfenstein（MSW）效应的补充。
2015-01-30 hep-ph hep-th nucl-th
Controlling collisional decoherence of ultracold molecules in superposition states by an external magnetic field
我们给出了非简并量子态相干叠加态中超冷原子或分子的碰撞退相干的表达式，当相干叠加态的散射长度的实部和虚部相等时，碰撞退相干被抑制.我们发现，通过改变费什巴赫共振附近的外部磁场，可以增强或抑制碰撞退相干率。对于某些共振，抑制非常显著。提出了一种测量超冷粒子在激发态费什巴赫共振下散射长度的方法。
2012-07-25 physics.atom-ph quant-ph
Spin squeezing of a cold atomic ensemble with the nuclear spin of one-half
为了建立一个适用于光与原子之间先进量子信息处理的系统，我们利用冷镱原子（171 Yb）的集体自旋进行了量子非破坏（QND）测量，并观察到了1.8（-1.5，+2.4）dB的自旋压缩。由于171 Yb原子在基态只有1/2的核自旋，该系统是最简单的自旋系综，并且对退相干具有鲁棒性。我们采用了脉宽为100 ns的超短脉冲，使得相互作用时间大大短于退相干时间，这对于多步量子信息处理是非常重要的。
2008-08-18 quant-ph
Spin decoherence in molecular crystals: nuclear v.s. electronic spin baths
本文利用团簇关联展开方法模拟分子量子比特退相干，发现核自旋仅在电子自旋浓度低于1 mM时成为主导退相干源，并证明氘代样品或动态解耦可实现毫秒级相干时间，凸显分子自旋的量子技术潜力。
2025-04-25 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Using stochastic resonance of two-level systems to increase qubit decoherence times
针对两能级系统导致自旋量子比特退相位的问题，提出施加振荡场引发随机共振以迁移噪声谱，从而延长退相干时间，并利用量子比特光谱推断TLS的相干性、退相位速率和能级间隔。
2024-07-26 quant-ph
Selective nuclear-spin interaction based on a dissipatively stabilized nitrogen-vacancy center
目前实现核-核量子门的典型方法需要通过使用动态解耦技术来实现一系列电子-核量子门，由于室温下NV自旋的退相干和弛豫时间短，因此动态解耦技术在低温下实现。这种限制可以通过使用NV自旋的周期性重置作为两个核自旋之间相互作用的介质来克服[Chen，Schwarz和Plenio，119，010801（2017）]。然而，这种方法需要严格的耦合强度条件，这使得它不适用于异质量子门操作。在这里，我们开发了这个方案，通过使用射频（RF）场来控制不同的核自旋物种。NV中心的周期性重置保护核自旋免于NV自旋的退相干和弛豫。RF控制提供了在异质自旋之间具有高选择性和高保真度量子门以及通过在环境条件下使用核自旋传感器来检测核自旋的可能性。
2022-01-05 quant-ph
Role of Nuclear Quadrupole Coupling on Decoherence and Relaxation of Central Spins in Quantum Dots
半导体量子点中应变诱导的局域电场梯度可以耦合到核自旋的四极矩。我们发展了一个理论，描述了这种四极耦合（QC）的影响，电子和空穴的“中心”自旋定位在这样的点的自旋放大器。我们发现，当QC强度相当于或大于核与中心自旋之间的超精细耦合强度时，中心自旋的弛豫速率强烈增强，并且可以是指数的。我们证明了一个很好的协议与最近的实验自旋弛豫空穴掺杂（In，Ga）As自组装量子点。
2012-09-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Lessons on electronic decoherence in molecules from exact modeling
分子和材料中的电子退相干过程通常被认为是通过系统浴演化的方案来模拟的，其中浴被隐式或近似地处理。在这里，我们提出了一个模型的多体分子系统的电子退相干动力学的计算所描述的Su-Schreefer-Heeger哈密顿与哈伯德电子-电子相互作用使用一个精确的方法，其中电子和核的自由度都考虑明确和完全量子力学。为了以矩阵形式表示电子-核哈密顿量并传播动力学，计算采用了费米产生/湮灭算子的Jordan-Wigner变换和核算子的离散变量表示。模拟提供了一个标准的电子退相干，可用于测试近似。它们还提供了一个有用的平台来回答无法通过近似或隐式方案解决的电子退相干的基本问题。
2018-01-17 physics.chem-ph quant-ph
Magnetic-field dependent VB- spin decoherence in hexagonal boron nitrides: A first-principles study
本文通过第一性原理多体模拟研究h-BN中VB-自旋退相干的磁场依赖机制，发现存在转变边界TB，其上下的主导退相干机制不同，并揭示大核自旋同位素对TB位置的影响，为同位素工程化设计h-BN自旋量子比特提供理论依据。
2025-09-02 physics.app-ph quant-ph
Electron Spin Dephasing due to Hyperfine Interactions with a Nuclear Spin Bath
研究了自旋量子比特与核自旋浴相互作用的纯退相消相干（自由感应衰减和自旋回波）。而对于无限大的磁场B，唯一的退相干机制是由于核自旋的偶极触发器引起的光谱扩散，随着B的减小，核自旋之间的超精细介导的相互作用变得重要。我们给出了一个理论的退相干由于这些相互作用，利用其远程性质。对于一个热不相关浴，我们表明，我们的理论是适用的B~10 mT，允许与最近的实验在GaAs量子点的比较。
2009-02-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonance Theory of Decoherence and Thermalization
我们提出了一个严格的分析一般$N-$水平系统耦合到水库的退相干现象。后者由自由无质量玻色子场描述。我们将我们的一般结果应用到量子比特和量子寄存器的具体情况。我们比较我们的结果与明确可解的情况下，系统与环境的相互作用不允许能量交换（非拆除，或节能的相互作用）。我们提出了一种新的方法，适用于各种各样的系统，这是不明确的解决方案。
2007-02-22 math-ph math.MP quant-ph
Decoherence of two-electron spin states in quantum dots
研究了量子点系统中两个电子与核自旋池相互作用过程中自旋态的时间演化。电子与核自旋之间的超精细相互作用由各向同性海森堡相互作用建模，电子自旋之间的相互作用由海森堡交换建模。根据电子的空间波函数之间的重叠程度，存在两种物理上不同的情况，即两个量子位要么与同一组核自旋相互作用，要么它们看到不同的核自旋环境。在这两种情况下，解析地研究了双量子比特态的退相干。我们已经确定了一类两个量子比特的状态，具有丰富的动态时，量子比特之间的交换相互作用变得大的超精细相互作用强度相比。退相干时间尺度被确定为浴自旋分布和初始两量子比特态的偏振的函数。通过对所有两量子比特纯态进行最小化来识别具有大退相干时间的态。
2007-02-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybridization and spin decoherence in heavy-hole quantum dots
本文从理论上研究了束缚在无应变III-V族半导体量子点中的重空穴与窄核自旋池相互作用的自旋动力学。我们表明，能带杂交导致的指数衰减的空穴自旋叠加由于超精细介导的核对翻转，和一致的单空穴自旋退相干时间T2可以通过改变外部参数调谐在许多数量级。特别是，我们表明，在实验条件下，有可能抑制超精细介导的核对翻转过程如此强烈，空穴自旋量子点可能会超出“最终限制”设置的超精细相互作用，这是存在于其他自旋量子位候选系统。
2010-12-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Rotational decoherence dynamics in ultracold molecules induced by a tunable spin environment: The Central Rotor Model
本研究提出描述分子量子旋转波包动力学的中心转子模型，通过数值模拟验证KRb分子旋转退相干对外磁场的敏感性，指出超冷分子气体是该模型实验实现的天然平台。
2025-02-21 quant-ph
Decoherence in Crystals of Quantum Molecular Magnets
自然界中的退相干问题已成为物理学中最紧迫的问题之一。包括量子信息处理在内的许多应用都依赖于对它的理解;已经提出了超越量子力学的基础理论[1-3]，其中量子理论的崩溃表现为“内在退相干”，模仿环境退相干[4]。在我们掌握了普通的环境退相干过程之前，这些理论是无法检验的。在这里，我们证明了绝缘电子自旋系统的理论可以对分子基量子磁体中的环境退相干做出准确的预测[5]。对分子磁体中退相干的实验理解受到短退相干时间的限制，这使得相干自旋操纵非常困难[6-9]。在这里，我们通过施加强磁场来减少退相干。该理论预测的贡献的退相干声子，核自旋，和分子间偶极相互作用，为Fe 8分子磁体的单晶。在实验中我们发现退相干时间随温度和磁场的变化很大。理论预测得到了充分的实验验证-没有其他可见的退相干源。我们的研究表明，退相干时间最终受到核自旋的限制，并且可以通过优化温度、磁场和核同位素浓度来延长到大约500微秒。
2011-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nuclear electric resonance
核自旋量子比特具有较长的相干时间，被期望应用于量子信息处理。然而，现有的方法要么不能处理单个核（如核磁共振），要么严重影响核相干时间（如基于超精细斯塔克效应的电子核操纵，ENMHSE）。在这里，我们提出了一种称为核电共振的电子核操纵，它一方面可以寻址单个核量子比特，另一方面可以保持长的相干时间。应用这一点，我们构造了具有外电场的普适量子门。这些通用门对任意$S\ge 1$自旋核都是实用的。考虑到核电共振的相干时间要长得多，与ENMHSE相比，我们将单量子比特操作的数量提高了三个数量级。
2021-11-28 quant-ph
