Quantum Entanglement Control in Two-Spin-1/2 NMR Systems Through Magnetic Fields and Temperature
本文通过磁场和温度控制两个自旋-1/2核磁共振系统中的量子纠缠，揭示了纠缠与温度和磁场的关系，并建立了纠缠度量与核磁共振可观测量的联系。
2025-11-30 quant-ph
Physics-informed neural network for quantum control of NMR registers
本文提出用物理信息神经网络编码NMR量子控制序列，实现最优时间离散化硬件适配，并实验演示了CNOT门合成与长寿命单重态制备。
2024-06-29 quant-ph
Efficient entanglement operator for a multi-qubit system
在液态NMR量子计算中，三量子位分子的量子位2和3之间的选择性纠缠算符通常通过向量子位1施加一对短$π$脉冲来实现。这种方法被称为再聚焦，非常适合于异质分子。然而，当分子是同质的时，施加到量子位1的$π$脉冲经常在量子位2和3上引起不想要的$z$旋转，即使量子位2和3的$z$分量保持不变。这种现象被称为瞬态布洛赫-西格特效应，并且为了精确的栅极操作，需要对其进行补偿。我们提出了一种替代的重聚焦方法，其中将弱方脉冲施加到量子位1。这种技术具有抑制布洛赫-西格特效应的优点，使其适用于异质和同质分子。
2013-10-21 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
Default-off inter-qubit interactions in NMR quantum computing in rotating solids
介绍了一种偶极重耦合技术，作为实现魔角自旋下固态核磁共振量子门操作的新方法。量子位间相互作用的默认关闭性质提供了一种简单的方式来控制操作，而不需要复杂的量子位去耦脉冲。
2005-12-02 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
Solid-state NMR quantum computer with individual access to qubits and some its ensemble developments
本文分析了半导体核磁共振量子计算机的原理及其发展。个人访问计算机（B。凯恩）和替代的固态体系综方法的版本，以避免在实施第一个变种的一些困难被认为是。
1999-11-15 quant-ph
Multiple quantum NMR in solids as a method of determination of Wigner-Yanase skew information
在固体多量子核磁共振实验中，考虑了在不同温度和不同偶极-偶极相互作用下核自旋演化时间下，Wigner-Yanase倾斜信息与多量子核磁共振相干性的关系.结果表明，在温度$T$下的Wigner-Yanase偏斜信息等于在任何演化时间下双温度下MQ NMR谱的双二阶矩。比较了用Wigner-Yanase信息和Fisher信息得到的多自旋纠缠。
2021-06-02 quant-ph
Homonuclear J-Coupling Spectroscopy at Low Magnetic Fields using Spin-Lock Induced Crossing
核磁共振（NMR）光谱学通常需要高磁场以在不同质子种类之间产生光谱分辨率。在低场，化学位移色散不足以分离物种，光谱仅显示单条线。在这项工作中，我们表明，光谱仍然可以在低场使用一种新的脉冲序列称为自旋锁定诱导交叉（SLIC）。这探测由弱自旋锁定脉冲引起的能级交叉，并为大多数有机分子产生独特的J耦合谱。与其他形式的低场J-耦合光谱，我们的技术不需要异核的存在下，可以用于大多数化合物在其自然状态。我们进行了SLIC光谱的一些小分子在276 kHz和20.8兆赫，我们表明，SLIC光谱可以模拟与测量结果吻合得很好。
2021-03-01 cond-mat.other physics.chem-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
The effect of spin-lattice relaxation on multiple-quantum NMR coherences in solids
本文发展了低温下双偶极耦合自旋系统中多重量子相干性的自旋-晶格弛豫唯象理论。得到了多量子NMR相干强度随自旋-晶格弛豫时间的变化规律。结果表明，当采用近邻相互作用近似时，该理论也适用于有限自旋链。应用这一理论估计退相干过程对量子纠缠及其涨落的影响作了简要的讨论。
2011-10-05 quant-ph
Quantum information processing by NMR using a 5-qubit system formed by dipolar coupled spins in an oriented molecule
通过NMR用少量的量子位处理量子信息是很好建立的。两个主要要求（i）量子位之间的互耦和（ii）量子位可寻址性阻碍了对更高数量的量子位的缩放。已经证明，通过在液晶矩阵中取向自旋系统，利用自旋之间的残余偶极耦合，可以增加互耦合。在这种情况下，异核自旋弱耦合，而同核自旋强耦合。在这种情况下，强耦合的自旋不能再被当作量子比特来对待。然而，在其他地方已经证明，强耦合的N自旋-1/2系统的$2^N$能级可以被视为N量子位系统。为此，必须将各种跃迁识别为明确定义的能级。本文分下列两部分:1.在第一部分中，我们利用一个新的异核z-cosy（HET-Z-COSY）实验得到了一个异核5-自旋体系的能级图。在第二部分中，演示了逻辑门的实现、伪纯态的制备、纠缠的产生和纠缠转移，验证了这些系统在量子信息处理中的应用。
2004-09-27 quant-ph
Composite Dipolar Recoupling: Anisotropy Compensated Coherence Transfer in Solid-State NMR
在粉末样品的固态NMR光谱中，偶极-偶极耦合驱动的相干转移实验的效率受到核间矢量相对于外部磁场的取向的分散的限制。在这里，我们介绍了一般的设计原则和脉冲序列，接近全偏振转换效率的所有微晶取向的粉末中的魔角旋转实验。该方法补偿由于取向依赖偶极耦合相互作用和不均匀的射频场引起的相干散焦。补偿方案非常简单地实现为补偿脉冲的支架（梳），其中可以插入要改进的脉冲序列。补偿的程度可以调整，并且应该作为整个脉冲序列的效率和长度之间的折衷来平衡。数值和实验数据表明，该补偿方案显着提高了已知的偶极再耦合固态NMR实验的效率。
2006-01-04 quant-ph
Some prospects for ensemble solid-state NMR quantum computers
作为固态NMR量子计算机的系综方案，考虑了Kane的多量子位硅方案的扩展，该方案基于31个P施主原子沿条形门纵向排列。提出了这种系综量子计算机可能的平面拓扑结构。对输出NMR信号进行了估计，结果表明，对于N>=10^5个系综元素，每个系综元素涉及L~10^3个量子比特，标准NMR方法是可用的。作为低温退相干的主要机制，（<0.1K）时，考虑了核自旋超精细相互作用的久期部分与基本原子的电子磁矩以及偶极-偶极相互作用与相邻杂质原子的核磁矩决定的量子比特共振频率随机调制的绝热过程，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。给出了两量子比特纠缠态的半经典退相干模型。作为固态系综量子计算机的另一种变体，本文还讨论了具有反铁磁有序电子自旋的细胞自动机的无门结构。
2003-06-01 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
Quantum Sensing via Large Spin-Clusters in Solid-State NMR: Optimal coherence order for practical sensing
本研究通过固态核磁共振中的大自旋簇实现高灵敏度量子传感，揭示了最优相干阶数对提升传感效率的关键作用。
2025-11-29 quant-ph
Study of Multiple Rounds of Error Correction in Solid State NMR QIP
控制误差的方法对量子信息处理至关重要。人们普遍认为，容错量子纠错是实现这一目标的主要竞争者。虽然容错量子纠错的理论已经很好地理解，但实验实现一直滞后。研究了在固态核磁共振（NMR）中利用刷新的辅助环实现多轮量子纠错的可行性。特别是，我们研究的过程中提出的提取熵，包括两个阶段;一个纠错码优化功能在有限的温度下，和实施的热浴算法冷却刷新的辅助量子位。提出了实现该方法的两种算法，一种用于在4个量子比特上执行测试，另一种用于在6个量子比特上实际实现。在错误校正和刷新阶段检查不完善的实施的影响。
2011-03-22 quant-ph
Dynamical Decoupling of Spin-Clusters using Solid State NMR
在这项工作中，我们实验研究了各种动力学去耦序列抑制大自旋团簇上的单量子相干性和多量子相干性量子相干性的退相干的效率。该系统涉及粉末样品的微晶，该粉末样品含有大量的分子质子通过长程偶极-偶极相互作用相互作用。多个量子相干性是通过使用实现双量子平均哈密顿量的标准脉冲序列在自旋晶格中逐步创建相关性来制备的。自旋系统然后进行各种动力学解耦序列，然后通过使用时间反转序列转换成可观察的单量子相干性。实验结果表明，最近推出的RUDD序列在抑制退相干的优越性能。
2011-10-07 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
Geometric quantum computation using fictitious spin- 1/2 subspaces of strongly dipolar coupled nuclear spins
几何相位已被用于NMR中，以实现用于量子信息处理的受控相移门，仅在弱耦合系统中，其中各个自旋可以被识别为量子比特。在这项工作中，我们实现了强耦合系统中的控制相移门，通过使用非绝热几何相位，通过发展虚构的自旋1/2子空间的磁化，在封闭的循环布洛赫球。通过自旋回波脉冲序列和通过设置跃迁选择脉冲的延迟来重新聚焦在子空间的演化期间累积的动力学相位，使得在均质耦合下的演化产生完整的$2π$旋转。本文用单跃迁算符对核磁共振中的非绝热几何相位作了详细的理论解释。在液晶介质中定向分子得到的各种强偶极耦合系统中实现了受控相移门、双量子比特Deutsch-Jozsa算法和量子比特-量子比特系统中的奇偶校验算法。
2006-07-02 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
Thermalization in Solid-State NMR Controlled by Quantum Chaos in Spin Bath
我们从理论上研究了量子自旋浴驱动的热化和自旋扩散的一个现实的固态NMR实验。我们考虑多晶L-丙氨酸，并探讨如何在几个$^{13}$ C核自旋，通过偶极-偶极耦合与浴强偶极耦合$^1$ H核（质子）自旋的自旋极化传播。我们使用直接数值模拟的多自旋时间相关的薛定谔方程。我们发现，虽然位于碳位点附近的质子自旋与$^{13}$ C自旋的相互作用最强，但仅这种相互作用不足以驱动自旋扩散并使$^{13}$ C核自旋热化。我们表明，热化内的$^{13}$ C子系统是由集体多体动力学的质子自旋浴，具体地说，热化的发病之间的$^{13}$ C自旋是直接相关的质子自旋浴中的混沌行为的发病。因此，$^{13}$ C子系统内的热化和自旋扩散由远离C位点的质子自旋控制。尽管它们与$^{13}$ C自旋的耦合很弱，但这些遥远的质子有助于产生一个具有集体动力学的强耦合质子自旋网络，从而驱动热化。
2019-01-16 quant-ph
Heteronuclear Polarization Transfers Between Spin-locked and Anti-Longitudinal Spin States in the NMR of Liquids and Spinning Solids
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
研究探讨了在粉末核磁共振和溶液核磁共振中，通过二阶平均哈密顿量实现非等价耦合丰度自旋间的极化转移，展示了自旋锁定极化与反纵向磁化态的振荡转换过程。
2026-04-18 quant-ph
Quantum and classical correlations in the solid-state NMR free induction decay
偶极耦合刚性晶格中横向磁化强度的自由感应衰减（FID）是磁共振和多体系统理论中的一个基本问题。如前所述，如果在固体晶格中有许多相当等价的最近邻V，则经典磁矩系统和量子核自旋系统的FID形状一致。本文将上述系统的多自旋密度矩阵约化为双自旋矩阵。在高温近似下，我们得到了任意自旋量子数S下的互信息以及量子关联和经典关联的解析表达式。这些函数的时间依赖性通过FID形状的导数来表示。为了提取S>1/2时的经典关联，我们提出了基于自旋相干态的广义POVM测量。我们证明了在每对自旋中，当S增长时，量子关联部分从1/2变为1/（S+1），并且只有当S趋于无穷大时量子性质才完全消失，而当V趋于无穷大时量子性质不消失.
2014-05-14 quant-ph
Continuous Floquet Theory in Solid-State NMR
本文将连续 Floquet 理论用于固态 NMR，给出一阶、二阶有效哈密顿量的闭式表达式，并通过多类实验说明脉冲时长对共振宽度和近共振行为的影响。
2024-04-09 physics.chem-ph quant-ph
Effective Floquet Hamiltonian theory of multiple-quantum NMR in anisotropic solids involving quadrupolar spins: Challenges and Perspectives
四极核（核自旋I>1/2）对振荡射频（RF）脉冲/场的响应除了取决于脉冲的持续时间和振荡频率之外，还微妙地取决于四极耦合常数与脉冲幅度的比率。因此，在现有的理论框架内，密度算子形式主义的激发过程的分析描述仍然不太透明。作为一种替代方案，在本研究中探索的“有效Floquet哈密顿量的概念”的效用，以解释在多电平系统的激励过程的细微差别。以自旋I=3/2为例，在微扰理论的框架内，提出了一个统一的理论框架，用于描述静态各向同性和各向异性固体中多量子（MQ）跃迁的激发.四极相互作用的各向异性性质所带来的挑战，有效的哈密顿框架内解决。各种相互作用帧上的扰动校正的收敛可能发挥的作用进行了讨论，以及一个“混合方法”的建议，用于描述在各向异性固体的激发过程。采用合适的模型系统，所提出的混合方法的有效性得到证实，通过严格的数值模拟和解析方法之间的比较。
2017-06-28 quant-ph
A continuous approach to Floquet theory for pulse-sequence optimization in solid-state NMR
我们提出了一个框架，使用连续的频率空间来描述和设计固态NMR实验。该方法是类似于既定的Floquet治疗NMR，但不限于周期性哈密顿，并允许设计的实验中的一个相反的方式。该框架基于连续傅立叶空间上的扰动理论，这导致有效的，即，与时间无关的哈密顿量它允许从作为自旋系统参数的函数的期望的有效哈密顿量的脉冲方案的反向计算。作为一个例子，我们展示了如何从所需的化学位移偏移行为的序列中的反射镜实验中的RF辐射回计算。
2022-07-12 physics.chem-ph quant-ph
Quantum computation in a one-dimensional crystal lattice with NMR force microscopy
提出了一种可扩展的固态量子计算机实现方案。量子比特是氟磷灰石[Ca_5F（PO_4）_3]固体晶体中的氟核自旋，其共振频率被大的场梯度分开。量子逻辑是使用核-核偶极耦合与去耦和选择性再耦合RF脉冲序列来实现的。磁共振力显微镜用于读出。利用力显微镜现有的灵敏度，在实验室T=10 mK和B_0=20 T的极端条件下，可以实现多达300个量子比特。
2001-06-12 quant-ph
Suspended Long-Lived NMR Echo in Solids
我们报道了在固体中偶极耦合核自旋系统中观察到的极长寿自旋态。“悬浮回波”实验使用简单的受激回波脉冲序列，并产生非平衡态，其寿命比自旋-自旋动力学的特征时间T2长许多数量级。大量的信息可以在这种长寿命状态下编码，以多自旋相关的形式存储，随后通过应用单个“读取”脉冲来检索。
2013-06-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Problems in realization of large-scale ensemble silicon-based NMR quantum computers
本文讨论了在硅基固态NMR量子计算机中实现系综寻址量子比特的问题。本文将Kane格式推广到带闸门的系综逼近方案。对于核量子态的初始化，本文提出了利用ENDOR技术中的固态效应，使核自旋几乎完全极化，或同样地，间接冷却到自旋温度小于~ 1 mK。提出了这种系综量子计算机可能的平面硅拓扑结构，并指出用标准NMR方法测量L ~ 10^3量子比特系统的信号对于N ≥ 10^5个系综分量是可以实现的。作为系综硅量子计算机的另一种变体，元胞自动机的无门结构也被考虑。讨论了系综量子计算机中量子态的退相干及其抑制方法。
2002-01-18 quant-ph
NMR Quantum Information Processing
核磁共振（NMR）技术为量子信息处理（QIP）提供了一个有价值的实验平台。在这里，我们简要回顾了核自旋作为量子比特的使用，并讨论了NMR-QIP的现状。可用于控制的技术的进展，随着量子算法和量子模拟，已使用NMR进行的各种实现。NMR控制技术的其他量子计算系统的最新应用程序进行审查之前，目前正在进行的努力过渡到固态NMR系统，承诺可扩展的架构的描述结束。
2004-08-26 quant-ph
Machine learning with controllable quantum dynamics of a nuclear spin ensemble in a solid
我们实验证明量子机器学习使用NMR量子水库计算的框架的基础上。水库计算是为了利用具有大自由度的自然非线性动力学，其被称为水库，用于机器学习目的。在这里，我们提出了一个具体的物理实现的量子水库使用可控动力学的核自旋系综在分子固体。在这个实现中，我们演示了具有低均方误差的二进制或连续变量输入的非线性函数的学习。我们的实现和演示为利用NMR系综系统中的量子计算优势进行可达技术的信息处理铺平了道路。
2018-06-28 quant-ph
Spectral investigation of the noise influencing multi-qubit states
表征和理解影响量子态的噪声在光谱学和实现量子器件方面具有巨大的好处。在一组动态去耦（DD）序列与变化的脉冲间延迟下的横向弛豫时间较早被用于获得单量子比特相干的噪声谱密度。在这项工作中，使用一对homestrant自旋和NMR技术，我们实验表征噪声在一定的消相干自由子空间。我们还研究了异质自旋对中相似态的噪声。此外，使用一个10-qubit系统，我们调查各种多qubit相干的噪声配置文件，并研究噪声的缩放相对于相干阶数。最后，利用实验获得的10比特NOON态的噪声谱，我们预测了Uhrig DD序列的性能，并进行了实验验证。
2017-01-04 quant-ph
Generating Squeezed States of Nanomechanical Resonator
提出了一种在由纳米机械谐振器（NMR）、超导库珀对盒（CPB）和超导传输线谐振器（STLR）组成的固态电路中产生压缩态的方案。NMR和STLR之间的非线性相互作用可以通过将CPB的外部偏置通量设置为特定值来实现。通过对组合系统的总哈密顿量进行Fr $\rm\ddot o$ hlich变换，导出了NMR和STLR之间的相互作用哈密顿量。只要将CPB保持在基态，我们就得到了标准的参量下转换哈密顿量。CPB扮演着“非线性介质”的角色，NMR的压缩态可以很容易地以类似于量子光学中三波混频的方式产生。这就是固态电路中的三波混频。
2007-06-15 quant-ph
Grid-free powder averages: on the applications of the Fokker-Planck equation to solid state NMR
我们表明，福克-普朗克方程中的空间坐标被视为自旋坐标在同一概念水平上产生一个方便的形式主义治疗魔角自旋NMR实验。特别是，时间依赖性从背景哈密顿量消失（样品自旋被视为相互作用），球面正交网格被完全避免（坐标分布是形式主义的一部分）和松弛理论与任何线性扩散算子很容易从随机刘维尔方程理论。建议的形式主义包含Floquet理论作为一个特例。球平均网格的消除是以增加矩阵维数为代价的，但我们表明，这可以通过使用状态空间限制和张量训练技术来减轻。它还表明，低相关阶基组显然给出准确的答案，在粉末平均MAS模拟，这意味着多项式缩放模拟算法确实存在一个大类的固态NMR实验。
2013-05-20 physics.chem-ph quant-ph
Multispin correlations and pseudo-thermalization of the transient density matrix in solid-state NMR: free induction decay and magic echo
量子幺正演化通常导致一般的相互作用多体系统的热化。有很少的已知的一般方法来扭转这个过程，我们专注于魔术回波，一个射频脉冲序列已知近似“倒带”的偶极耦合homestrance自旋系统在一个大的磁场的时间演化。通过结合分析，数值计算和实验结果，我们系统地研究导致魔术回波的退化的因素，如观察到的平均横向磁化恢复减少。超越传统的分析的基础上，平均磁化强度，我们使用相位编码技术来测量自旋相关的增长在密度矩阵在不同的时间点以下的魔术回波的不同持续时间和比较的结果期间获得的自由感应衰减（FID）。虽然在短时间内记录了相当大的差异，但密度矩阵的长时间行为似乎在所考虑的初始状态类型中具有显著的普遍性-观察到简单的低阶多自旋相关以相同的速率指数衰减，从而引发越来越复杂的高阶相关的开始。这一明显的非热过程受到密度矩阵的谱的二阶矩守恒的约束，并假设酉动力学无限地进行。
2012-08-16 cond-mat.other quant-ph
Experimental implementation of heat-bath algorithmic cooling using solid-state nuclear magnetic resonance
我们在这里报告的实验实现的多步冷却的量子系统通过热浴算法冷却。该实验使用固态系综三量子比特系统的核磁共振（NMR）进行。
2005-12-02 quant-ph
NMR Quantum Automata in Doped Crystals
在原子核自旋的晶格${\cal L}$中.这种嵌入在单晶固体中的周期性结构，每个ABC单元可以用来存储量子信息，并且这些信息可以通过某种细胞移位机制四处移动。杂质掺杂标记了一个特殊的位置D $\not\in{\cal L}$，它与局部自旋晶格一起构成了一个量子自动机，其中D位置作为输入/输出端口，通用量子逻辑是通过D和附近位置的两个自旋之间的两体相互作用完成的。这种新型的核磁共振量子计算机可以很容易地放大，并且可以在低温下工作，以克服室温核磁共振中信噪比指数衰减的问题。
1998-05-20 quant-ph
Quantum Computation Based on Magic-Angle-Spinning Solid State Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
魔角自旋（MAS）固体核磁共振（NMR）光谱是一种很有前途的实现量子计算的技术。在形式化的量子Floquet理论的框架下，阐述了基于MAS的核自旋系统的量子计算的基本原理。给出了在Floquet空间中实现状态标记、状态变换和相干选择的步骤。它表明，通过这种方法，最大数量的量子比特可以很容易地超过其他技术所能达到的数量。与其他为量子计算提出的模式不同，这种方法使人们能够调整工作状态空间的维度，这意味着量子比特的数量可以很容易地改变。讨论了固体核磁共振在Floquet空间中量子计算的普适性，并给出了Grover搜索的一个演示性实验实现。
2001-10-02 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
Storage of Quantum Coherences as Phase Labeled Local Polarization in Solid State NMR
核自旋是量子信息处理的有希望的候选者，因为它们与环境的良好隔离排除了量子相干性的快速损失。已经开发了许多策略来进一步延长它们的退相干时间。他们中的一些人利用去耦技术的基础上的Carr-Purcell和Carr-Purcell-Meiboom-Gill脉冲序列。在许多情况下，当应用于非均匀样品时，它们产生的磁化衰减比哈恩回波慢得多。然而，我们已经证明，这些衰变不能与更长的消相干时间的相干保持冻结。它们是由相干光作为局部极化存储后恢复的结果，因此它们可以用作存储器。我们在这里展示了如何冻结的相干态，随后可以恢复时间长于自然的系统的消相干时间后，可以产生在一个受控的方式与使用的场梯度。证明了均匀样品在非均匀场中的类似行为。它强调的是，在固态NMR的不均匀性的影响，独立于它们的起源，不应该被忽视，因为它们在多脉冲序列中起着至关重要的作用。
2012-07-12 cond-mat.other quant-ph
Mechanisms of irreversible decoherence in solids
核磁共振（NMR）中的重聚焦序列在原理上可以逆转闭合系统在久期偶极哈密顿量下的相干演化。我们使用这种实验策略来研究不可逆退相干对单晶水合盐中信号幅度衰减的影响，其中核自旋系统包括在水合水质子自旋的集合中，每个对中具有强耦合，并且与其他对的耦合弱得多。我们研究了衰减时间随温度、晶体取向与外加磁场和射频脉冲幅度的实验响应。我们发现，所观察到的衰减的重定域信号可以解释由两个独立的机制：（a）下的非长期条款的逆转哈密顿量的演变，和（b）的内在机制具有不可逆的退相干的属性与量子环境的耦合诱导。为了表征（a），我们将实验数据与人工封闭自旋系统的重定域NMR信号的数值计算进行比较。为了描述（b），我们使用了一个与声子池耦合的自旋对的不可逆绝热退相干模型，该模型允许评估退相干时间的上限。该模型既考虑了所观察到的退相干时间对自旋环境哈密顿量的本征值的依赖性，又考虑了对样品温度的独立性。这个结果，然后，支持绝热退相干引起的偶极-声子耦合的解释所观察到的不可逆衰减的回复NMR信号在固体中。
2017-04-20 quant-ph
Determination of Fluctuation correlation time in solid-state Nuclear Magnetic Resonance
本文提出利用自旋锁定脉冲诱导的预热态，通过寿命与横向磁化强度表征固体NMR的局部环境及化学、动力学位移。
2025-08-31 quant-ph
Spin coherent states in NMR quadrupolar system: experimental and theoretical applications
本文利用四极自旋系统的核磁共振（NMR），将原子相干态的概念转移到核自旋背景下，称之为赝核自旋相干态（pseudo-nuclear spin coherent state，pseudo-NSCS）。在实验上，我们讨论了初始化的伪NSCSs和它们的量子控制，实现极角和方位角旋转。理论上，我们计算了初始伪NSCS在经历三种不同的循环演化后获得的几何相位：$ i) $ NMR四极系统的自由演化，以及类似于NMR四极系统的$ii)$单模和$ iii)$双模玻色-爱因斯坦凝聚体类系统的演化.通过这些类比，我们得到，通过自旋角动量算子，结果等价于那些在文献中提出的轨道角动量算子。赝NSCS描述是将自旋压缩态和量子精密测量引入液晶或固体物质核自旋系统的出发点。
2013-01-14 quant-ph
Hybrid quantum-classical method for simulating high-temperature dynamics of nuclear spins in solids
固体高温自旋动力学的第一性原理计算是核磁共振（NMR）研究中的一个长期难题，它的最终解决将极大地推进NMR作为材料性质诊断工具的应用。在这项工作中，我们提出了一个新的混合量子-经典方法来计算自旋$1/2$晶格的NMR自由感应衰减（FID）。该方法是基于一个有限的自旋集群$1/2$耦合到一个相互作用的经典自旋的环境，通过相关保持计划的模拟。这样的模拟显示，导致准确的FID预测的一维，二维和三维晶格与各种各样的相互作用。这些预测的准确性可以通过改变模拟中使用的量子簇的大小来有效地估计。
2018-07-03 cond-mat.stat-mech 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
Long Lived NMR Signal in Bone
固体和刚性组织，如骨、韧带和肌腱，通常在磁共振成像（MRI）中显示为黑色，这是由于质子核磁共振（NMR）信号的寿命极短。这种短的寿命是由于固定的质子自旋之间的强偶极相互作用，这使得以足够的分辨率和灵敏度检测这些信号具有挑战性。在这里，我们展示了在皮质骨组织中激发长寿命信号的可能性，其签名与束缚水信号一致。相反，长期以来的信念，它进一步表明，偶极耦合网络是一个完整的要求，这些长寿命的信号的激励。这些信号的使用可以增强通过MRI以高灵敏度、分辨率和特异性可视化刚性组织和固体样品的能力。
2012-09-18 physics.med-ph quant-ph
Enhanced sensitivity in microscale high-field NMR via nuclear-spin locking with NV centers
University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学）；EHU Quantum Center, University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学EHU量子中心）
利用NV中心核自旋锁定技术，通过延长相干时间提升微尺度高场NMR的灵敏度，实现灵敏度提升超过4倍。
2026-01-27 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
NMR multiple quantum coherences in quasi-one-dimensional spin systems: Comparison with ideal spin-chain dynamics
氟磷灰石晶体中的19F自旋经常被用来在实验上近似一维自旋系统。在适当的多脉冲控制下，核自旋动力学可以用双量子一维哈密顿量一级近似建模，该哈密顿量对于最近邻耦合是解析可解的。在这里，我们使用固态核磁共振技术来研究氟磷灰石的多个量子相干性动力学，重点是理解这样一个简化的图片的有效性区域。使用实验，数值和分析方法，我们探讨了长程链内耦合，跨链耦合，以及耦合到自旋环境，所有这些都倾向于阻尼振荡的多个量子相干性信号在足够长的时间的影响。我们的分析表征氟磷灰石可以忠实地模拟一维量子线的程度。
2009-06-12 quant-ph
Solid State Quantum Computing Using Spectral Holes
一个量子计算机，存储信息的双态系统称为量子位或量子位必须能够寻址和操纵单个量子位，影响量子位对之间的相干相互作用，并读出量子位的值。1，2当前的方法寻址量子位分为空间方法，当激光束聚焦在一个单独的量子位3，4，5或光谱方法，当使用NMR寻址分子中的核自旋时。6，7空间上可寻址的量子位的密度受到光波长的限制，并且光谱上可寻址的量子位的数量受到自旋线宽的限制。在这里，我们提出了一种使用结合空间和光谱选择性的方法来寻址量子位的方法。其结果是量子计算的设计，提供了量子信息存储和处理密度的潜力，比离子阱或NMR提供的大许多数量级。具体地说，这种方法使用的光谱分辨原子的光谱烧孔固体的合奏。强的原子-腔相互作用提供了量子耦合。以含有氮空位色心的金刚石薄片为例，我们提出了一个在单个光斑中实现多达300个耦合量子比特的显式模型。我们展示了大约100个操作可以并行进行，在退相干之前产生接近40，000个操作。
2000-07-20 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
Coherent control of solid state nuclear spin nano-ensembles
探测和控制核自旋纳米系综对于核磁共振（NMR）光谱学的进一步发展和新兴的固态量子技术至关重要。在这里，我们提出了一个$\approx$ 1纳米厚的金刚石层的制造组成的$^{13}$ C核自旋掺杂的氮空位中心（NV）嵌入在一个无自旋的$^{12}$ C晶体基质。该层附近的单个NV用于$^{13}$ C自旋的极化和其磁化的读出。我们展示了一种方法，通过使用射频脉冲的相干控制的几十个核自旋，并显示基本的相干控制实验-拉比振荡，拉姆齐光谱和哈恩回波，但任何NMR脉冲序列可以实现。所示的结果提出了实现基于核自旋的量子模拟器的第一步。
2018-02-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Digital quantum simulation of NMR experiments
本文首次在离子阱量子计算机上实现NMR谱的量子模拟，计算乙腈甲基零场谱，并结合压缩感知降低采样成本，为量子计算在NMR模拟中的实际应用开辟了道路。
2023-11-29 physics.chem-ph quant-ph
