Hybrid Topological Quantum Computation with Majorana Fermions: A Cold Atom Setup
在本文中，我们提出了一个混合方案的拓扑量子计算中的一个系统的冷原子被困在一个原子晶格。一个拓扑量子比特子空间的定义使用马约拉纳费米子出现在一个网络的原子Kitaev一维线。我们展示了如何编织可以有效地实现在这种设置，并提出了一种直接的方法来证明非阿贝尔性质的马约拉纳费米子通过一个单一的奇偶测量。然后，我们介绍了一个建议的有效的，鲁棒的和可逆的映射的拓扑量子比特到一个传统的量子比特存储在一个单一的原子。在那里，可以使用控制良好的标准技术来实现通用计算所需的缺失门。我们的设置补充了一个有效的非破坏性协议，以检查映射中的错误。
2014-01-15 quant-ph
Spin-orbit-coupled spin-1 Bose-Einstein condensates in a toroidal trap: even-petal-number necklacelike state and persistent flow
自旋-轨道耦合具有新颖的自旋翻转对称性，自旋为1的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体具有有意义的相互作用，环形陷阱具有拓扑非平凡性。我们将这三个结合在一起，并研究在Rashba自旋轨道耦合自旋1玻色-爱因斯坦凝聚体与环形陷阱的基态相图。自旋翻转对称性产生了两个不同的有趣的阶段：持续流与单位相位绕组之间的三个组件的差异，项链状态与偶数花瓣数。通过二维数值计算和一维方位角解析模型对这些相的参数区域和性质进行了表征。
2021-09-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Thermally induced spin flips above an atom chip
我们描述了一个实验中，玻色-爱因斯坦凝聚体和冷原子云举行的一个微观磁阱附近的室温金属线直径500 $μ$ m。原子系综断裂成碎片，当它被带到接近陶瓷涂层的铝表面的电线，表明破碎是不是特有的铜表面。原子保留在微阱中的寿命是在距离金属表面低至$27 μ$ m的距离范围内测量的。我们观察到的损失的原子从微陷阱由于自旋翻转。这些是由表面附近的磁场的射频热波动引起的，正如预测的那样，但以前没有观察到。
2003-01-17 quant-ph
Effect of vortices on the spin-flip lifetime of atoms in superconducting atom-chips
在超导原子芯片的背景下，我们从理论上研究了在II型超导表面附近的磁囚禁原子的寿命。我们占的磁噪声产生的云位置的超导体中存在的涡流，并给出具体的结果，我们的实验使用铌膜。我们的主要结果是，原子的损失占主导地位的涡旋的存在。然而，它们仍然比使用普通金属的等效室温原子芯片装置小得多。
2009-07-21 quant-ph
Majorana fermions in one-dimensional spin-orbit coupled Fermi gases
本文从理论上研究了拉曼激光诱导的自旋轨道耦合下的一维费米气体。气体的变化从传统的（非拓扑）超流体的拓扑超流体作为一个增加的拉曼激光强度以上的临界化学势依赖值。自洽求解Bogoliubov-de Gennes方程，计算了有限温度下实数空间和动量空间的态密度。我们研究了出现在拓扑平凡和拓扑非平凡区域之间的边界处的马约拉纳费米子（MF）。我们线性化的位置附近的MF的陷阱，找到一个解析表达式的本地MF波函数和MF状态和其他边缘状态之间的差距。
2012-11-09 cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con quant-ph
Probing the dichotomy between Yu-Shiba-Rusinov and Majorana bound states via conductance, quantum noise and $Δ_T$ noise
本文提出利用电荷与自旋的电导、量子噪声及$Δ_T$噪声联合测量，作为在一维结中区分磁性杂质诱导的YSR态与真正Majorana束缚态的可靠诊断工具，以减少拓扑超导实验中的假阳性解释。
2025-07-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Multi-Cell Traps for Registering of Cold Atom Clouds
在这封信中，被认为是新的三维纳米陷阱的冷原子的发展和模拟的结果。陷阱是由交叉的非接触的碳纳米管构建的多单元结构。捕获效应由DC和RF电流调节，以将强或低电势寻求原子限制在足够远的地方，远离强Casimir Polder和自旋翻转力的区域。我们认为所开发和模拟的多胞结构对于捕捉玻色-爱因斯坦凝聚体以证明约瑟夫森效应以及研究三维纳米胞中受限云的纠缠是有意义的。
2008-02-29 quant-ph
Averaging out magnetic forces with fast rf-sweeps in an optical trap for metastable chromium atoms
我们介绍了一种新型的时间平均陷阱，其中原子的内部状态被快速调制，以修改磁捕获势。在我们的实验中，快速射频线性扫描以快速的速率翻转原子的自旋，从而使磁力平均化。我们使用这个程序来优化的积累亚稳态chomium原子到光偶极阱从磁光阱。亚稳态原子所经历的势与裸光学偶极势相同，因此该过程允许捕获所有磁性子能级，因此最终累积原子的数量增加了80%。
2007-11-05 quant-ph
Spin Decoherence in Superconducting Atom Chips
采用自洽的量子力学方法处理电磁辐射，从理论上研究了超导体附近囚禁的中性二能级原子的磁自旋翻转散射.我们导出了一个简单的标度律，相应的自旋翻转寿命为这样一个原子附近的超导厚板被困。当温度低于超导转变温度T_c时，其寿命比普通导电平板的寿命提高了几个数量级。在零温度下，自旋翻转寿命由无界自由空间值给出。
2006-07-07 cond-mat.soft quant-ph
Revealing Majorana Fermion states in a superfluid of cold atoms subject to a harmonic potential
本文研究了自旋轨道耦合和附加谐振子势作用下冷原子s波超流体中的Majorana费米子态。超流边界是由一个谐波势阱诱导的。基于自洽的Bogoliubov-de Gennes方程，数值计算了两个局域分离的Majorana费米子态。计算了局域态密度，通过局域态密度可以从实验上反映出Majorana激发的特征。
2012-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Majorana Fermions in Equilibrium and Driven Cold Atom Quantum Wires
我们介绍了一种新的方法来创建和检测马约拉纳费米子使用光学捕获的一维费米子原子。在我们提出的装置中，两个原子的内部状态通过光学拉曼跃迁耦合-同时诱导有效的自旋轨道相互作用和磁场-而背景分子BEC云产生的s波配对的原子。由此产生的冷原子量子线支持马约拉纳费米子在拓扑平凡和非平凡区域之间的相位边界，以及'Floquet马约拉纳费米子'时，系统被周期性地驱动。我们分析实验参数，检测方案，和各种缺陷。
2011-03-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
Manipulating Majorana fermions in one-dimensional spin-orbit coupled atomic Fermi gases
马约拉纳费米子是拓扑量子计算中存储和处理信息的理想候选者。在囚禁的超冷原子费米气体中控制这样的单个信息载体的能力是量子信息科学中的一个新主题。然而，费米子原子是中性的，因此很难操纵。本文从理论上研究了一维自旋轨道耦合原子费米气体中涌现的马约拉纳费米子的控制。我们讨论了（i）如何移动马约拉纳费米子通过增加或减少有效的塞曼场，这就像一个固态控制电压门;以及（ii）如何创建一对马约拉纳费米子通过添加磁性杂质势。我们讨论了在$^{40}$ K原子的超冷费米气体中我们的控制方案的实验实现。
2013-01-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
Decay Processes in the Presence of Thin Superconducting Films
在最近的一份文件[物理。97，070401（2006）]研究了被囚禁在厚超导体附近的中性二能级原子的磁自旋翻转的跃迁率。在本文中，我们将这些考虑扩展到一个原子在不同的距离从一个电介质膜的情况。相应的电偶极翻转过渡率也将被考虑。这些原子翻转跃迁的速率可以降低或提高，在某些情况下甚至可以完全抑制。对于超导薄膜或理想导电材料的薄膜，导出了各种解析表达式，揭示了物理参数的依赖关系。
2006-09-20 quant-ph
Creation, manipulation and detection of Majorana fermions with cold atoms in optical lattice
提出了一个模拟一维光晶格中冷原子横场伊辛模型的实验方案。马约拉纳费米子在拓扑相位的光晶格段的末端产生。通过控制寻址激光器，人们可以移动，融合和编织它们。我们还表明，非阿贝尔编织统计的马约拉纳费米子可以明确地证明，通过两个编织操作的建设和区分所产生的两个输出正交集体自旋状态。该方案的一个很好的特点是，由集体自旋态提供的强荧光可以在实验中很容易地检测到。
2012-04-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
Probing Majorana Modes via Local Spin Dynamics
通过研究具有键依赖交换作用的量子自旋链的动力学，研究了其中的Majorana模。具体来说，我们认为两个时间相关的Kitaev海森堡（KH）哈密顿接近所谓的Kitaev临界点。在这里，该模型与Kitaev的p波超导体模型的两个非耦合实例的相边界相吻合，一起支持退化的基态，其特征在于多个马约拉纳模式。在这种情况下，本地自旋的实时动力学揭示了一组强零模式，对应于两次关联函数中的一组突出频率。我们推导出微扰相互作用，将KH自旋链映射到Kitaev的费米子模型的拓扑区域上，从而打开了一个体隙，同时在介观区域中保留了几乎简并的模式，即，对于有限的系统大小。这展示了马约拉纳模式在一系列有效的二聚体中的出现。在这里，每个单元格内的结合能与二聚体间耦合竞争，以产生有限大小的能隙，类似于横向场伊辛模型中的局部能量项。这些模式引起位于系统边缘的局部自旋的长相干时间。通过打破每个二聚体的局部对称性，人们还可以观察到第二类马约拉纳模式的拍频在两个时间的相关函数的边缘自旋。此外，我们开发了一个方案，实现这些模型预测的离子阱量子模拟器与集体寻址的离子。
2021-12-30 quant-ph
Emergent quantum Majorana metal from a chiral spin liquid
本文提出在外加磁场下反铁磁Kitaev模型中π-通量增殖导致马约拉纳零模重叠，从而形成具有零能费米面的Z₂量子马约拉纳金属态，并用马约拉纳谱函数验证了该变分图像。
2025-03-12 cond-mat.str-el quant-ph
High-fidelity quantum control using ion crystals in a Penning trap
我们讨论了使用二维$^{9}$是$^{+}$离子晶体的量子控制技术的实验测试。我们的主要量子位是124 GHz基态电子自旋翻转跃迁，我们使用微波驱动。离子晶体代表量子位的空间系综，但典型晶体中的不均匀性影响很小，因此我们将系综视为单个有效自旋。我们能够在一个简单的状态下初始化量子比特，并对系统进行投影测量。我们演示了量子位布洛赫矢量的完全控制，执行任意高保真旋转（$τ_π\sim$ 200 $μ$ s）。随机基准测试证明了$8\pm1\times10^{-4}$的每个门（Pauli随机化$π/2$和$π$脉冲对）的错误。拉姆齐干涉和自旋锁定测量是用来阐明系统中的量子比特相干性的限制，产生一个典型的自由感应衰减相干时间$T_{2}\sim$ 2毫秒，和一个限制$T_{1ρ}\sim$ 688毫秒。这些实验规格使离子晶体在潘宁陷阱的理想候选人的新实验中的量子控制。因此，我们简要介绍了最近的努力，旨在研究动态去耦脉冲序列的误差抑制能力，展示了扩展量子比特相干性和抑制相位误差的能力。最后，我们讨论了未来的实验探索途径，包括使用额外的核自旋翻转过渡有效的多量子位协议，和库仑晶体的潜力，形成一个有用的测试平台的研究大规模纠缠。
2009-06-02 quant-ph
Thermal effects on a nonadiabatic spin-flip protocol of spin-orbit qubits
研究了热环境对自旋轨道量子比特非绝热自旋翻转驱动协议的影响。驱动协议通过在存在时间依赖的自旋轨道相互作用的情况下沿着纳米线移动被捕获在谐波势中的量子比特来操作。我们认为调和自由度是弱耦合到一个热浴。我们找到了Floquet态的解析表达式，并导出了强非相干驱动量子比特的林德布拉德方程。林德布拉德方程修正了孤立量子比特的动力学行为，并引入了兰姆位移项和耗散行为。利用林德布拉德方程，分析了热环境对自旋翻转协议的影响。
2020-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Majorana bound states in topological insulators with hidden Dirac points
我们解决的问题，是否有可能产生马约拉纳束缚态的磁超导界面在二维拓扑绝缘体与隐藏的狄拉克点的频谱。在这种情况下，边缘态的狄拉克点位于体态的能量处，使得两种类型的态强烈杂化。在这里，我们表明，定义良好的马约拉纳束缚态，可以得到即使在材料中隐藏的狄拉克点提供的磁条的宽度被选择为与边缘状态的本地化长度相媲美。所得到的拓扑相图允许人们精确地提取狄拉克点在光谱中的位置。除了标准的零偏置峰的特点所造成的马约拉纳束缚态在运输实验中，我们建议补充未来的实验与测量的电荷和自旋极化。特别是，我们证明了这两个可观的翻转他们的符号在拓扑相变，因此，提供了一个独立的签名的拓扑超导性的存在。所有特征在基本上强的无序中保持稳定。
2020-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Heating rate and spin flip lifetime due to near field noise in layered superconducting atom chips
我们从理论上研究了被困在分层超导结构附近的原子的近场噪声引起的加热速率和自旋翻转寿命。特别是，我们比较的情况下，金层沉积在超导体的情况下，裸露的超导体。我们研究了一种基于铱和一种基于YBCO的芯片。对于铌和YBCO芯片在4.2 K的温度下，我们发现，金层的沉积可以有一个显着的影响的加热速率和自旋翻转寿命，作为近场噪声的增加的结果。在77 K的芯片温度下，YBCO芯片的这种效应不太明显。
2009-12-11 physics.atom-ph quant-ph
Single spin Landau-Zener-Stückelberg-Majorana interferometry of Zeeman-split states with strong spin-orbit interaction in a double quantum dot
采用Floquet频闪方法，研究了周期驱动双量子点中Zeeman-spit四能级系统中Landau-Zener-Stückelberg-Majorana（LZSM）干涉诱导的单自旋态演化.自旋守恒和自旋翻转隧穿过程与电偶极自旋共振（EDSR）之间的相互作用，在一个单独的点和增强的LZSM多能级交叉与相邻的量子点的微波（MW）频率，驱动振幅，点间失谐，和磁场的函数进行了研究。参数空间中的一些特殊点被识别，所有三个特征被合并。在这种三重交叉共振条件下，点间隧穿与EDSR频率下每个点中的快速自旋演化相结合。EDSR的谐波显示在自旋相关的隧道映射与可变磁场和MW频率。结果适用于具有强自旋轨道相互作用的电子和空穴系统，并可能有助于开发新的量子比特器件中的自旋控制和读出的时间效率方案。
2022-11-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-adiabatic losses from radio-frequency dressed cold atom traps: beyond the Landau-Zener model
非绝热衰减率的射频穿着磁陷阱计算使用费米的黄金法则：也就是说，我们研究的概率为一个单一的原子，使过渡的穿着陷阱，并进入一个连续的绝热极限，微扰理论可以应用。这种方法可以与半经典的朗道-齐纳理论的共振缀饰原子陷阱，它被发现，当仔细实施，朗道-齐纳理论高估的非绝热自旋翻转跃迁的绝热极限的速率。这表明在确定实际原子阱中对阱拉比频率和磁场梯度的要求时需要小心。
2017-05-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Control of single spin-flips in a Rydberg atomic fractal
本研究针对豪斯多夫维数1.58的谢尔宾斯基三角分形晶格中的里德堡原子系统，结合多种理论方法与自主开发的SIM-GRAPH技术，发现量子区域内存在自旋逐个翻转的相态，且单自旋翻转可在子晶格多格点离域，为多体系统级联相变控制及量子信息处理提供新可能。
2025-09-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas quant-ph
Inverse engineering for fast transport and spin control of spin-orbit-coupled Bose-Einstein condensates in moving harmonic traps
研究了可调谐自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体在运动简谐势阱中的快速输运和自旋操纵。受“绝热性捷径”概念的启发，我们反设计了与时间相关的陷阱位置和自旋轨道耦合强度。通过选择适当的边界条件，我们同时得到了快速输运和自旋翻转。通过数值算例说明了非绝热输运和相应的自旋动力学，并与具有恒定自旋轨道耦合强度和速度的绝热输运进行了比较。此外，原子间相互作用引起的非线性的影响进行了讨论的Gross-Pitaevskii方法，所提出的协议的鲁棒性。这些实验结果为谐波阱中自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的相干控制奠定了基础。
2018-01-09 cond-mat.quant-gas quant-ph
Simple method for producing Bose-Einstein condensates of metastable helium using a single beam optical dipole trap
我们提出了一个简单的方案，利用一个功率小于3 W的单光束光偶极阱实现亚稳三重态氦原子的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）。我们的方案是基于射频诱导蒸发冷却的四极磁阱和转移到一个单光束的光偶极子陷阱，位于磁阱中心下方。我们将1 × 10^6个原子转移到初始温度为14 μK的光偶极阱中，并在混合阱（四极磁阱刚好在悬浮梯度以下工作）和纯光偶极阱中观察到有效的强制蒸发冷却，达到了2 × 10^5个原子和5 × 10^4个原子的纯BEC的开始。我们的工作表明，一个单光束混合陷阱可以应用于一个轻原子，其中在四极磁阱蒸发冷却强烈限制由Majorana自旋翻转，和非常小的悬浮梯度限制在混合陷阱的轴向约束。
2015-10-06 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Surface induced odd-frequency spin-triplet superconductivity as a veritable signature of Majorana bound states
本研究预测在p_x-SF-p_x约瑟夫森结中，表面诱导的奇频自旋三重态超导可作为马约拉纳束缚态的真实标志，并可用于区分不同拓扑相。
2024-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.app-ph
