Motional decoherence in ultracold Rydberg atom quantum simulators of spin models
本文证明自旋-运动耦合导致超冷里德伯原子自旋模型中的退相干，与实验定性定量一致，并提出减轻运动影响的方法。
2023-11-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum Motional State Tomography with Non-Quadratic Potentials and Neural Networks
我们提出利用非二次势中大质量粒子的复量子动力学来重建初始未知的运动量子态。我们从理论上表明，重建可以有效地通过测量的平均值和方差的位置量子算符在不同的时刻在一个四次势。我们训练一个神经网络来成功地解决这个困难的回归问题。我们讨论了实验的可行性，通过分析退相干的影响和潜在的不确定性的方法。
2019-12-10 quant-ph
Motional Quantum Error Correction
我们研究了存储在离子阱中超冷离子运动自由度中的量子比特的动力学，该离子阱受到有限温度浴的退相干效应的影响。我们发现了一个编码的量子位，在两个运动模式的离子，这是稳定的，对发生任何或一个量子跳跃。对于零温浴的情况下，我们描述了如何只传输有关量子跳跃的发生和它们的类型的测量仪器的信息，而不影响离子的运动状态显着。然后，我们描述了如何通过一系列激光脉冲产生的拉曼过程，生成给定跳跃信息的量子比特的幺正恢复。
1998-11-09 quant-ph
Motional effects of single trapped atomic/ionic qubit
我们研究了单个囚禁原子/离子电子编码量子比特运动自由度的理论退相干效应。对于从共振行波激光场激发的单个比特旋转，我们发现可实现的保真度由运动状态表征的单个参数确定。我们的定量结果为当前量子信息和计算的实验工作提供了一个有用的现实观点。
2000-01-31 cond-mat quant-ph
Spin-dependent forces on trapped ions for phase-stable quantum gates and motional Schrodinger-cat states
用于捕获离子量子逻辑门的FIGH方案使用双色激光场通过“自旋相关力”将内部量子比特态与外部运动耦合。“我们在这种耦合中引入了一个新的自由度，降低了它对相位退相干的敏感性。我们证明了一个单一的捕获$^{111}$镉$^+$离子的双色自旋相关的力量，并显示所产生的“薛定谔猫”运动状态的相位相干性取决于光谱的光场的安排。这直接适用于多个离子上的纠缠门的操作。
2004-11-09 quant-ph
Measure of phonon-number moments and motional quadratures through infinitesimal-time probing of trapped ions
提出了一种获得声子数矩和广义非线性和线性求积在囚禁离子的运动（特别是位置和动量）的信息的方法，有效的内部和外部的Lamb-Dicke制度。它是基于测量的第一时间衍生物的电子种群，在运动探针相互作用时间t=0评估。与其他状态重建建议相比，基于测量拉比振荡或色散相互作用，本方案可以在无限小的短运动探测相互作用时间内共振地进行，从而对退相干过程不敏感。
2006-01-10 quant-ph
Nonlinear Decoherence in Quantum State Preparation of a Trapped Ion
提出了一个非线性退相干模型，该模型通过系统与环境的非线性耦合来模拟量子系统中各种退相干源引起的退相干效应，并将其应用于研究单个囚禁离子非经典运动态的退相干.我们得到了该模型的精确解析解，并与Meekhof等人（D. M. Meekhof，{ \it等}，物理修订版信函{ \bf 76}，1796（1996））。
2000-03-28 quant-ph
Collisional decoherence of a tracer particle moving in one dimension
我们研究了一维稀玻尔兹曼气体中运动的示踪粒子的外部自由度的退相干。我们发现，相位平均是占主导地位的退相干效应，而不是示踪剂和气体粒子之间的信息交换。虽然具有不同平均位置的两个波包的相干叠加很快变成混合状态，但证明了不同动量的这种叠加对相位平均是鲁棒的，直到两个波包由于每个波包的不同速度而获得不同的位置。
2010-08-06 quant-ph
Moving mirror-field dynamics under intrinsic decoherence
本研究利用内禀退相干方案，通过位移算子分解哈密顿量求解米尔本方程，揭示了镜场相互作用的衰减动力学，并展示了期望值、关联及Husimi函数。
2023-05-06 quant-ph
Multipartite Entanglement of Billions of Motional Atoms Heralded by Single Photon
量子纠缠对于量子计算、量子精密测量、量子信息以及量子物理的本质都具有重要意义。量子理论并不妨碍纠缠在宏观物理系统中的产生和观察，但实际上由于退相干效应，纠缠的可达尺度仍然非常有限。近年来，在极低温度和良好的孤立系中，原子间的纠缠已经被观测到，从几千到几百万量级。在这里，我们在室温下在量子存储器中创建了数十亿个运动原子的多体纠缠，并通过与光子统计相关的$M$ -可分离性证明来证明真正的纠缠。发现单个光子中包含的信息与运动原子共享的激发强烈相关，这本质上解决了大系统，因此激发了多体纠缠。值得注意的是，我们的先驱和量子记忆内置纠缠产生允许我们直接观察纠缠深度的动态演化，并进一步揭示退相干的影响。我们的结果证实了在环境条件下，数十亿个运动原子之间存在真正的多体纠缠，大大扩展了纠缠可达尺度的边界。除了在一个全新的领域探索量子到经典的转变之外，操纵这种大规模纠缠的能力可能会增强新兴量子技术的广泛应用。
2020-02-26 physics.optics quant-ph
Coherent coupling and non-destructive measurement of trapped-ion mechanical oscillators
本研究通过振荡电势实现了囚禁离子晶体中不同运动模式间单量子的相干交换，演示了高保真度量子态转移、分束器操作、模式纠缠及非破坏性投影测量，提升了其在连续变量量子计算与纠错中的适用性。
2024-07-30 quant-ph
Simulation of the elementary evolution operator with the motional states of an ion in an anharmonic trap
根据最近的建议L。Wang）和雅江翠雀花（D. Babikov，J. Chem. Phys. 137，064301（2012），我们从理论上说明了使用$Cd^+$离子在轻微非谐势中的运动态来模拟单粒子时间相关薛定谔方程的可能性。将模拟的波包在空间网格上离散化，并将网格点映射到定义量子比特网络的离子运动态上。在每个网格点的定位概率是从处于相应运动状态的群体中获得的。量子门是与模拟系统的含时薛定谔方程相对应的基本演化算符。相应的矩阵可以通过任何数值算法来估计。利用多目标最优控制理论得到了能够驱动离子量子比特态之间的这种幺正变换的射频场。假设离子在基态运动状态下被冷却，并且预备步骤包括用初始模拟波包的幅度初始化量子位。然后，通过连续应用门和读出运动态布居，获得了在网格点处的局域化概率的时间演化。对于给定的模拟势，门场总是相同的，只有准备初始波包的场必须针对不同的模拟进行优化。我们通过应用耗散Lindblad动力学来检查模拟的稳定性，以防止由于阱电极中的波动电场而引起的退相干。
2015-03-03 quant-ph
Quantum state engineering on an optical transition and decoherence in a Paul trap
在Paul阱中，单个Ca+离子以高达99.9%的概率被冷却到振动的基态。从这个福克州开始|n=0>我们证明了对光学跃迁的相干量子态操纵。在1.4ms内观察到多达30个拉比振荡。我们发现，在离子制备后，|n=1> Fock态。光态操纵的相干性只受激光和环境磁场涨落的限制。运动加热已被测量为低至190 ms内的一个振动量子。
1999-09-13 quant-ph
Demonstration of a quantum logic gate in a cryogenic surface-electrode ion trap
我们展示了一个单一的被困离子在低温，表面电极陷阱的量子控制技术。Sr+的窄光学跃迁与谐波俘获势的基态和第一激发运动态一起形成两量子比特系统。光学量子比特跃迁易受磁场涨落的影响，我们用一种简单而紧凑的方法使用超导环来稳定它。运动量子比特的退相干被低温环境抑制。AC斯塔克位移校正是通过控制脉冲序列器中的激光相位来实现的，从而消除了对额外激光器的需要。利用条件脉冲序列实现了原子和运动态的量子过程层析成像。通过这些技术，我们在单个离子中展示了Cirac-Zoller控制非门，平均保真度为91（1）%。
2010-07-27 quant-ph
A semi-classical analysis of the coupling strength $γ$ between motional quantum states of spatially distant trapped ions interacting via a conducting wire
本研究针对空间分离的囚禁离子通过导线耦合时的运动量子态耦合强度γ建立半经典模型，提出优化拾取盘参数的经验法则，修正了过往研究的疏漏，为离子间量子信息交换提供基础。
2026-10-27 quant-ph
Quantum control methods for robust entanglement of trapped ions
实用量子计算的一个主要障碍是实现可扩展和鲁棒的高保真纠缠门。为此，量子控制已成为一种重要的工具，因为它可以使纠缠相互作用对噪声源具有弹性。然而，考虑到与鲁棒纠缠有关的工作的广度，可能很难为特定需求确定适当的量子控制技术。为此，我们试图通过提供非详尽的总结和批判性分析来巩固文献。量子控制方法分为两类：方案扩展到（i）自旋或（ii）运动退相干的鲁棒性。我们选择专注于使用微波和静态磁场梯度的$σ_x\otimesσ_x$ Molmer-Sorensen相互作用的扩展。然而，这里讨论的一些技术可能与其他捕获离子架构或物理量子位实现相关。最后，我们通过结合本文提出的几种量子控制方法，实验实现了对自旋和运动退相干同时具有鲁棒性的概念验证相互作用。
2022-06-19 quant-ph
A High Motional Frequency Ion Trapping Regime for Quantum Information Science
Brigham Young University（杨百翰大学）
研究高频率运动态离子捕获，提出高运动频率离子捕获模式以解决 decoherence、加热和相位失真等问题，提升量子信息实验的效率与可扩展性。
2026-04-03 physics.atom-ph quant-ph
Theory of waveguide-QED with moving emitters
从理论上研究了单激发子空间中由波导和运动的量子发射体组成的系统，对发射体的运动自由度进行了量子力学处理。我们首先描述了单光子散射离开一个单一的移动量子发射体，显示出非互易传输和反冲引起的量子发射体运动能量的减少。然后，我们描述了带隙内的束缚态，这显示了在真实空间中的运动诱导的非对称相位。我们还演示了如何形成一个连续的带与奇异的色散关系，这些束缚态。最后，我们研究了具有各种初始动量分布的初始激发的量子发射体的自发发射，发现相对于静态发射体对应物在占据动力学和发射光子的空间分布中的强烈偏差。我们的工作扩展了波导QED工具箱，包括发射体的量子运动自由度，其在少光子动力学中的影响可以用于量子技术。
2020-07-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Dissipation and decoherence effects on a moving particle in front of a dielectric plate
在这项工作中，我们考虑一个粒子在前面的介质板，并研究两个最相关的真空场波动的影响：耗散，和退相干的粒子的内部自由度。我们认为粒子遵循一个经典的，宏观固定的轨迹。为了研究耗散效应，我们计算了在真空场和微观自由度的板和粒子的功能集成的有效作用。这种进出的有效作用产生了一个虚部，因此初始真空态的衰变（由于摩擦）的概率不为零。分析了颗粒与平板之间的相对速度以及微观自由度的性质对耗散的影响。为了研究退相干对粒子内部自由度的影响，我们计算了CTP或Schwinger-Keldysh影响作用，通过对真空场和板的微观自由度进行功能积分。我们估计退相干时间为两个不同的量子配置（粒子的内部自由度）可能彼此区分所需的时间。我们分析了反射镜的存在影响退相干的方式，以及最大化或减小其影响的可能方法。
2016-04-16 quant-ph
Individual addressing of trapped ion qubits with geometric phase gates
提出一种基于运动频率选择囚禁离子量子比特的单独寻址新方案，利用几何相位门结合自旋无关力与自旋相关力执行单量子比特旋转，提高门速度并降低退相干敏感性，在无激光实现中串扰误差低于$10^{-6}$。
2022-06-14 quant-ph
Motional Dynamical Decoupling for Matter-Wave Interferometry
物质波干涉测量法利用空间分离的物质波之间的干涉，为探测微小的力提供了一种非常灵敏的工具，并可能为量子物理学的基础提供了帮助。进一步的发展需要不断提高干涉仪的稳定性，通常通过改善其与环境的物理隔离来实现。在这里，我们引入了应用于大型物体空间自由度的动态解耦概念作为替代策略。我们表明，叠加的物质波可以沿着空间路径驱动，使其叠加弹性许多重要的噪声源。作为一个具体的实现，我们提出的情况下，物质波干涉仪在磁场梯度的基础上悬浮或自由落体纳米金刚石托管的颜色中心。我们提出了一个深入的分析，在这样的设置和我们的协议，以抑制它们的能力的退相干的潜在来源。这些效应包括重力、金刚石的净磁矩和偶极矩与磁场和电场的相互作用、表面悬挂键、旋转自由度、卡西米尔-波尔德力和抗磁力。与先前的分析相反，在这种类型的干涉仪中，抗磁力是不可忽略的，并且如果不起作用，则导致与磁场梯度的倒数成比例的小分离距离。我们表明，我们的运动动态解耦策略使系统免疫这些限制，同时继续保护其一致性的环境影响，实现独立的磁场梯度的分离距离的线性增长的时间。因此，运动动态解耦可能成为一个必不可少的工具，在驾驶的灵敏度物质波干涉到下一个水平。
2019-06-03 quant-ph
Non-Hermitian Hamiltonians in decoherence and equilibrium theory
量子退相干有许多形式化描述。然而，许多学者对“指针基”或“移动优选基”给出了一个非一般的、专门的定义，这一事实给退相干程序带来了困难。在本文中，我们将考虑量子系统的退相干的一般理论框架下，我们将提出一个尝试性的定义移动的首选基。这些想法是在一个众所周知的开放系统模型中实现的。得到的退相干和弛豫时间的定义和比较与文献中的李-弗里德里希模型。
2013-04-11 quant-ph
Decoherence of a single-ion qubit immersed in a spin-polarized atomic bath
我们报告的自旋量子比特编码在一个单一的囚禁离子到自旋极化的中性原子环境中，它具有连续（运动）和离散（自旋）的自由度的浸泡。环境提供了精确的微观描述的可能性，这使我们能够从第一原理理解动力学和退相干。我们观察量子位的自旋动力学，并测量退相干时间（T1和T2），这是由自旋交换相互作用以及由一个意想不到的强大的自旋非守恒耦合机制。
2013-03-25 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Phonon counting thermometry of an ultracoherent membrane resonator near its motional ground state
宏观力学物体的非高斯量子态的产生是量子信息科学中许多挑战的关键，从退相干的基本测试到量子通信和传感。机械运动的单声子态的预示产生是实现这一目标的一种有吸引力的方式，因为它原则上不受物体大小的限制。在这里，我们展示了一种技术，它允许通过声子计数测量附近的基态的1.5 MHz的微机械振荡器的运动的量子态的生成和检测。我们使用超窄带光学滤波器检测来自中间膜光学机械系统的散射光子，并在运动基态（$\bar{n}=0.23\pm0.02$声子）附近进行拉曼比测温和二阶强度干涉测量。随着有效质量在纳克范围内，我们的系统本身的研究寿命长的非高斯运动状态与一些最重的对象。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ground state cooling, quantum state engineering and study of decoherence of ions in Paul traps
研究了$^{40}Ca^+$单离子在Paul阱中的量子信息处理。S $_{1/2}$电子基态和亚稳态D $_{5/2}$态的叠加被用于实现量子比特。S $_{1/2} \leftrightarrow$ D $_{5/2}$跃迁上的激光用于操纵离子的量子态。我们将边带冷却应用于离子，并以高达99.9%的概率达到振动的基态。从这个Fock态$|n=0>$出发，我们演示了相干量子态操纵。观察到大量的拉比振荡和ms相干时间。运动加热测量为低至一个振动量子在190毫秒。我们还报告了两个离子的基态冷却。
2000-03-21 quant-ph
Extending the coherence time limit of a single-alkali-atom qubit by suppressing phonon-jumping-induced decoherence
本研究提出完整描述光阱碱金属原子量子比特退相干，发现并抑制声子跳跃诱导退相干，将单铯原子相干时间延长至约20秒，创下纪录。
2025-02-27 physics.atom-ph quant-ph
Phase Control of Trapped Ion Quantum Gates
有几种已知的方案用于纠缠捕获的离子量子比特用于大规模量子计算。大多数是基于离子和外部光场之间的相互作用，将捕获离子的内部量子位态耦合到它们的库仑耦合运动。在本文中，我们研究了这些运动门计划的敏感性，通过嘈杂的外部控制领域引入的相位波动，并提出了技术来抑制所产生的相位退相干。
2005-05-27 quant-ph
Quantum Decoherence Modulated by Special Relativity
通过研究自旋为1/2的Dirac电子在背景磁噪声作用下的演化，我们证明了狭义相对论的作用会显著地改变自旋态的退相干性质.退相可以被大大抑制，并且在足够长的时间内，退相干甚至似乎停止。这一有趣的现象源于狭义相对论诱导的修饰环境。
2007-10-03 quant-ph
Scalable Ion Trap Quantum Computing without Moving Ions
研究了一种混合量子计算方案，其中混合量子比特由作为信息存储器的离子阱量子比特和作为量子处理器的固态电荷量子比特组成，通过超导腔连接。在本文中，我们扩展了我们以前的工作[1]，并研究了混合系统的退相干，耦合和可扩展性。本文计算了在激光辐射下，由于固体系统中电荷涨落和超导腔的耗散引起的离子-电荷耦合系统的退相干。设计了一种利用电荷量子比特的快速状态翻转来减少电荷噪声引起的退相干的门方案。我们还研究了一种超导开关，它被插入在腔和电荷量子比特之间，并提供量子比特之间的可调谐耦合。混合计划的可扩展性进行了讨论，在实现该计划的几个潜在的实验障碍。
2004-12-23 quant-ph
Observing and Verifying the Quantum Trajectory of a Mechanical Resonator
连续弱测量允许在状态空间中局域化开放量子系统，并追踪它们随时间演化的量子轨迹。有效的量子测量方案先前已经能够记录微波光子和量子比特状态的量子轨迹。我们将这些概念应用于宏观机械谐振器，并遵循其运动状态的量子轨迹条件下的连续光学测量记录。从热混合物开始，我们最终获得了78%纯度的相干态-与占据0.14的位移热态相当。我们引入了一个回溯测量协议，直接验证沿轨迹的状态纯度，并进一步观察状态崩溃和退相干。这为基于测量的高级量子态的创造和引力退相干模型的潜在测试打开了大门。
2018-12-03 quant-ph
Apoptosis of moving, non-orthogonal basis functions in many-particle quantum dynamics
由于数值工作量随着自由度的增加呈指数增长，移动基函数在量子动力学中有着悠久的历史。此外，常规地应用新的基函数的产生。在这里，我们主张相反的过程：程序删除选定的基函数的运动自由。这是收敛的数值结果相对于一个非正交基的大小的必要性，因为一般两个或更多的状态接近彼此太接近的早期，呈现不稳定的矩阵求逆，需要使运动方程显式。应用到亚欧姆自旋玻色子模型，以及在荷斯坦分子晶体模型中的极化子动力学证明了所提出的方法的力量。
2020-06-18 quant-ph
Speed, retention loss, and motional heating of atoms in an optical conveyor belt
冷原子在最小加热条件下的高速输运问题一直是理论和实验研究的热点。许多理论工作都集中在一般问题的解决方案，往往假设一个谐波捕获潜力或一维几何。然而，在光学传送带的情况下，这些假设并不总是有效的。在这里，我们提出了实验和数值研究的各种运动参数的影响，加热和保留的原子在光学输送机。我们的数值模型是专门为移动的光晶格的几何形状，并使用失相的密度矩阵的形式主义占在横向平面的运动的影响。我们通过与实验测量的比较来验证该模型，并使用它来进一步了解输送机的性能和系统的各种参数之间的关系。
2020-05-18 physics.atom-ph quant-ph
Creating atom-nanoparticle quantum superpositions
一个纳米级的物体，其质心处于非经典状态，这将极大地扩展量子力学的边界。为了获得一个实用的方案，同样的，我们利用迄今未开发的耦合系统：原子和纳米粒子耦合的光场。我们展示了如何控制一个大的$\sim500$ nm纳米粒子的质量中心，使用原子的内部状态，以便创建，以及检测，非经典运动状态的纳米粒子。具体来说，我们考虑一个基于二氧化硅纳米粒子耦合到铯原子的设置，并讨论了一个协议，用于制备和验证薛定谔猫态的纳米粒子，不需要冷却到运动的基态。我们表明，叠加的存在，可以使用地球的引力场使用的方法，是最常见的退相干源不敏感，适用于任何初始状态的纳米粒子。
2021-09-08 quant-ph
Design and Dynamics of Two-Qubit Gates with Motional States of Electrons on Helium
University of Oslo（奥斯陆大学）；EeroQ Corporation（EeroQ公司）；Michigan State University（密歇根州立大学）
本文研究了利用超流氦气中的电子运动状态实现双量子位门的操作，通过数值模拟展示了如何通过时间依赖的势能调节来实现高保真度的量子门操作，并评估了不同门操作的保真度和执行时间。
2026-03-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin Qubit Relaxation in a Moving Quantum Dot
自旋量子比特的远程量子通信是一个重要的开放性问题。在这里，我们研究了电子自旋量子比特在运动的量子点中的退相干。我们主要研究自旋轨道相互作用和随机电势引起的自旋退相干。我们发现，在最低阶，运动诱导纵向自旋弛豫，与点速度的线性速率。我们计算的自旋弛豫时间范围从GaAs中的子$μ$ s到Si中的ms以上，使得这种弛豫成为显著的退相干通道。我们的结果也为如何减小电子运动的退相干效应给出了明确的指示。
2013-08-08 cond-mat.mes-hall 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
Particle production and apparent decoherence due to an accelerated time-delay
本文研究了加速时滞作用于左移模所产生的辐射。通过薛定谔图像的分析，我们发现最终态是一个双模压缩态的左运动Unruh模式，这意味着粒子的产生。我们分析了系统从操作的角度来看，通过使用宽带惯性探测器的自零差检测。我们得到的半解析解表明，当这样的惯性观测器分析来自加速时滞源的辐射信息时，辐射出现消相干。我们把它与加速镜的情况联系起来。我们调查的操作条件下，所观察到的惯性观测器的信号可以被纯化。
2018-06-04 quant-ph
Noise-Free Measurement of Harmonic Oscillators with Instantaneous Interactions
本文提出了一种通过Jaynes-Cummings型的瞬时探针-系统选择性相互作用测量谐振子量子态的方法。我们证明了该方案是强大的一般退相干机制，允许测量快速衰减系统中的弱耦合制度的可能性。这种方法可以应用于不同的设置：囚禁离子的运动状态，腔/电路QED中的微波场，甚至腔内光场。
2007-01-08 quant-ph
Robust quantum logic in neutral atoms via adiabatic Rydberg dressing
我们研究了一种基于Rydberg封锁机制在两个中性原子量子比特之间实现受控Z（CZ）门的方案，该方案对原子运动引起的误差具有鲁棒性。通过对基态电子态进行绝热修整，我们可以防止由于原子热运动而产生的随机相位误差引起的门的退相干。此外，绝热协议允许无多普勒配置，其涉及$σ_+/σ_-$正交偏振几何结构中的反向传播激光器，这进一步减少了由于多普勒频移引起的运动误差。当阻断不完全时，双激发里德伯原子的偶极-偶极力对剩余运动误差起主导作用。对于合理的参数，量子比特编码到$^{133}$ Cs的时钟状态中，我们预测我们的协议可以在$<10$ $μ$ s中产生一个CZ门，错误概率为$10^{-3}$的数量级。
2015-02-23 quant-ph
Defining the moving preferred basis
量子退相干有许多形式化描述。然而，许多学者对“指针基”或“移动优选基”给出了一个非一般的、专门的定义，这一事实给退相干程序带来了困难。在本文中，我们将考虑量子系统的退相干的一般理论框架下，并提出了一个非常普遍的定义的移动首选基。此外，这个定义是在一个众所周知的模型和退相干时间和弛豫时间的定义，并与此模型的比较。
2010-06-10 math-ph math.MP quant-ph
On a possible definition of the moving preferred basis
量子退相干有许多形式化描述。然而，许多学者对“指针基”或“移动优选基”给出了一个非一般的、专门的定义，这一事实给退相干程序带来了困难。在本文中，我们将考虑量子系统的退相干的一般理论框架下，并提出了一个尝试性的非常普遍的定义的移动首选基。其在公知的开放系统模型中实现。定义了所得到的退相干和弛豫时间，并与该模型的退相干和弛豫时间进行了比较。
2010-11-25 math-ph math.MP quant-ph
Observation of a non-equilibrium steady state of cold atoms in a moving optical lattice
利用原子共振荧光光谱研究了运动光晶格中原子的非平衡动力学。在相位稳定的磁光阱（MOT）中产生三维光晶格，并通过在反向传播的阱激光器之间引入失谐来使晶格移动。然后在运动的光晶格和周围的MOT的混合体中建立了原子的非平衡稳态。一部分原子在运动的光晶格中局域和输运，另一部分原子在MOT中作为冷气体被捕获而不局域在晶格中。这些运动状态共存，它们之间的连续过渡。随着晶格速度的增加，由于在晶格势的局部最小值处存在束缚态，非定域态的布居以逐步的方式增加。为了解释实验结果，引入了一个确定性的速率方程模型来描述这些运动态中的原子布居。然后，模型计算很好地再现了实验观察的关键特征，证实了冷原子系统中存在NESS。
2017-12-13 physics.atom-ph quant-ph
Creating squeezed and non-classical collective motional many-body states through stroboscopic Rydberg dressing
Institut für Theoretische Physik and Center for Integrated Quantum Science and Technology, Universität Tübingen（蒂宾根大学理论物理研究所与集成量子科学技术中心）；Institute for Applied Physics, University of Bonn（波恩大学应用物理研究所）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究院量子计算中心）；Physikalisches Institut and Center for Integrated Quantum Science and Technology, Universität Tübingen（蒂宾根大学物理研究所与集成量子科学技术中心）；School of Physics and Astronomy and Centre for the Mathematics and Theoretical Physics of Quantum Non-Equilibrium Systems, The University of Nottingham（诺丁汉大学物理与天文学学院及量子非平衡系统数学与理论物理中心）
提出一种利用频闪激发里德堡态耦合原子运动的方法，集体压缩原子间位移模式，减少距离波动至运动真空态以下，并产生具有维格纳负性的非经典态，有望提高量子门保真度和用于量子增强计量。
2026-06-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Feasibility study on ground-state cooling and single-phonon readout of trapped electrons using hybrid quantum systems
具有长相干时间和快速量子操作的量子比特是实现高保真量子操作及其在量子技术中应用的长期目标。在真空中由保罗陷阱悬浮的电子预计是一个很好的候选者，因为它的质量轻，因此具有高的长期频率，这允许比被捕获的离子更快的门操作。控制被捕获电子的运动状态是一个关键问题，因为它介导电子自旋之间的相互作用，嵌入电子中的本征量子比特，其退相干导致双量子比特门的保真度下降。此外，考虑到利用运动态探测自旋态的可能性，运动态的有效读出是重要的，尽管如此重要，但如何获得运动基态以及如何有效地探测它迄今为止还没有报道。在这里，我们提出了解决这些问题的方法，利用混合量子系统，包括电子超导电路和电子-离子耦合系统，并分析我们的计划的可行性。在这两个系统中，我们表明，基态冷却和单声子读出的运动态的被困电子是可能的。我们的工作揭示了如何精确控制被囚禁电子的运动状态，这为量子技术的发展提供了一个有趣的游乐场。
2022-08-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum computing in optical microtraps based on the motional states of neutral atoms
我们研究了光微阱中中性原子的量子计算，其中量子比特是在原子的运动态中实现的，即，在每个陷阱的两个最低振动态中。量子门的操作是通过电子学地接近两个陷阱并允许隧穿和冷碰撞发生来执行的。我们证明了这种方案能够实现交换门的平方根，并解决了双重占用和激发其他不需要的状态的问题。我们展开的两粒子波函数在一个正交的基础上，并分析整个门的过程中的量子关联。门操作的保真度被评估为在移动陷阱的绝热性程度的函数。模拟是基于铷原子在国家的最先进的光学微陷阱与量子门实现在几十毫秒的持续时间范围。
2002-06-14 cond-mat quant-ph
Engineering recoil heating in coherent-scattering levitated optomechanics
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；TU Wien（维也纳工业大学）
基于宏观量子电动力学和少模量子化方法，研究了光子散射反冲加热在光学陷阱中的退相干效应，发现通过Purcell效应可显著抑制反冲加热速率，为悬浮光力学中的运动退相干工程提供了理论框架。
2026-05-28 physics.optics quant-ph
Nonperturbative leakage elimination for a logical qubit encoded in a mechanical oscillator
在实现普适量子计算的过程中，连续变量系统正受到越来越多的关注。最近的几个实验已经显示了使用CV系统的可行性，例如，将量子位编码到捕获离子机械振荡器中并执行逻辑门[Nature 566，513-517（2019）]。重要的下一个步骤是保护编码的量子比特免受量子退相干，例如，由于机械振荡器与其环境之间的相互作用而产生的运动退相干。在这里，我们提出了一个计划，以抑制用于编码量子比特的单模谐振子的量子退相干，通过引入一个非微扰泄漏消除算子（LEO）专门为此目的而设计的。值得注意的是，我们的非微扰LEO可以用来解析推导精确的运动方程，而无需近似。它还使我们能够证明，这些LEO的有效性只取决于在时域中的脉冲序列的积分，而脉冲形状的细节并没有作出显着的差异时，选择适当的时间段。这种控制方法可以应用于任意温度和任意体系-浴耦合强度的体系，这使得它对一般的开放量子系统非常有用。
2020-08-23 quant-ph
Decoherence and disorder in quantum walks: From ballistic spread to localization
我们研究了退相干和静态无序对量子粒子在周期晶格中运动的动力学的影响。我们的实验依赖于一维量子行走的光子实现。纯量子演化的特征在于光子的波包沿28步的弹道扩展。通过应用受控的时间依赖性操作，我们模拟了三种不同的环境对系统的影响，导致在一个快速的弹道传播，一个扩散的经典行走和第一个安德森局域化的离散量子行走架构。
2011-01-13 quant-ph
Remote entanglement of massive oscillators via wire-mediated Coulomb interaction
Technical University of Vienna（维也纳工业大学）；Institute for Theoretical Physics and Vienna Center for Quantum Science and Technology, Technical University of Vienna（维也纳大学理论物理研究所与维也纳量子科学与技术中心）；Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究所）
该研究提出通过在大质量振子附近放置导电结构增强库仑相互作用的方法，利用宏观量子电动力学推导有效运动动力学，结合连续位置测量可使振子在更大距离产生稳态运动纠缠，为量子控制大质量物体及探索相关纠缠提供资源。
2026-07-29 quant-ph
High order quantum decoherence via multi-particle amplitude for boson system
本文用多粒子波振幅来刻画玻色子系统的高阶量子相干性，其模方为高阶关联函数。这种多时间振幅可以被证明是几个“多粒子路径”的叠加。当环境或仪器与它们纠缠形成多粒子系统的广义“单向”测量时，量子退相干动态地发生在高阶情形。给出了一个双模腔内系统与运动反射镜相互作用的例子。
2001-05-24 quant-ph
Anisotropic electron-nuclear interactions in a rotating quantum spin bath
中心量子比特自旋与周围自旋池之间的相互作用对于基于自旋的固态量子传感和量子信息处理是至关重要的。自旋浴相互作用通常是强各向异性的，并且快速物理旋转长期以来一直用于固态核磁共振中以模拟各向异性相互作用的运动平均，例如核自旋之间的偶极耦合。在这里，我们表明，氮空位中心的电子自旋和$^{13}$ C核自旋浴在高达300，000 rpm旋转的金刚石之间的相互作用通过核自旋拉莫尔进动的频率调制引入到系统中的退相干。平均偶极耦合所需的离轴磁场的存在导致电子-核超精细相互作用的旋转依赖性，这不能用实验上可实现的旋转速度来平均。我们的研究结果提供了新的见解，使用物理旋转的量子控制与量子系统的运动和旋转的自由度是不固定的影响。
2021-05-16 quant-ph
Collapse models and gravitational decoherence at test: How far can we push the limits of quantum mechanics?
坍缩模型描述了量子叠加原理从微观尺度到宏观尺度的崩溃。它们是量子测量问题的可能解决方案之一，因此描述了从量子力学中出现的经典力学。测试坍缩模型就相当于测试量子力学的极限。我将提供一个关于如何测试崩溃模型的概述，以及未来的理论和实验挑战。
2023-03-14 quant-ph
New bases for a general definition for the moving preferred basis
环境诱导退相干（EID）方法的挑战之一是提供一个简单的移动指针基或移动首选基的一般定义。在这封信中，我们证明了在非幺正演化中产生衰减模的极点的研究，可以得到弛豫、退相干时间和移动优选基的一般定义。这些可能是退相干理论中最重要的概念，退相干理论是量子力学理论（也是实践）中最相关的章节之一。作为一个例子，我们解决了奥姆内斯（或李-弗里德里希）模型使用我们的理论。
2011-03-31 math-ph math.MP quant-ph
Optimizing the fast Rydberg quantum gate
快速相位门方案由Jaksch等人在Phys.Rev.Lett. 85，2208（2000）。在这个系统中，退相干的一个潜在来源来自运动加热，如果原子的基态和里德伯态在不同的光晶格势中运动，就会发生运动加热。我们建议通过选择晶格光子频率ω使基态和里德伯态具有相同的频率依赖极化率α（ω）来最小化这种影响。结果是Rb的情况下。
2002-12-13 quant-ph
