Symmetry-Enhanced Performance of Dynamical Decoupling
考虑了一个具有广义退相干和二次动态解耦序列的系统，用于耦合到自旋池的量子比特的相干控制。我们调查的几何形状和浴的初始条件对序列的性能的影响。通过距离范数$d$量化整体性能。预期$d$与序列的总持续时间$T$成比例，为$T^{\min \{N_x,N_z\}+1}$，其中$N_x$和$N_z$分别是外部序列和内部序列的脉冲数。我们数值和分析表明，在一定条件下，浴的状态可以提高QDD的性能：如果浴是在一个高度对称的状态下制备的，如果系统的哈密顿量是SU（2）不变的，QDD的缩放对于给定数量的脉冲可以增强2倍。
2011-11-11 quant-ph
Performance of dynamical decoupling in bosonic environments and under pulse-timing fluctuations
我们研究了抑制量子位退相通过乌里克动力学解耦（UDD）在非平凡的环境中建模的自旋玻色子形式主义。特别地，我们解决了以下情况：（i）量子位耦合到具有幂律谱密度的玻色子浴，以及（ii）量子位耦合到将能量耗散到玻色子浴中的单个谐振子，这体现了量子位的结构化浴的示例。然后，我们建模的随机时间抖动的影响，在UDD协议的排序脉冲应用时间从高斯分布集中在适当的值所规定的最佳协议。在情况（i）中，我们发现，当施加很少的脉冲并且考虑急剧截止时，对于超欧姆浴实现了更长的相干时间和鲁棒的UDD性能（针对随机定时误差）。另一方面，当考虑指数截止时，超欧姆浴是不期望的。在情况（ii）中，对于过阻尼谐波运动获得最佳方案。我们的研究为实现保护量子态不受退相干影响的优化方案提供了相关信息。
2017-01-05 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
Universal dynamical decoupling of a single solid-state spin from a spin bath
控制单个量子系统与其环境的相互作用是量子科学和技术中的一个基本挑战。通过双轴动力学解耦，我们戏剧性地抑制了金刚石中单个自旋与周围自旋池的耦合。通过量子过程层析成像验证了对任意量子态的相干性。由此产生的相干时间增强被发现遵循一般缩放与去耦脉冲的数量。对于高达136个脉冲的去耦作用没有观察到限制，与自旋回波相比，相干时间增强了25倍以上。这些结果揭示了实验量子科学的新制度，并允许克服实施量子信息协议的主要障碍。
2010-10-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unification of Random Dynamical Decoupling and the Quantum Zeno Effect
周期性的确定性的bang-bang动力学解耦和量子芝诺效应是从相同的物理机制中产生的。这两个概念都是基于周期的强烈和频繁的踢挑起细分的希尔伯特空间成独立的子空间。然而，以前的统一结果没有捕捉到的情况下，随机bang-bang动态解耦，这可能是有利的确定性的情况下，但具有固有的非循环结构。在这里，我们建立了随机动力学解耦和量子芝诺效应之间的对应关系，通过调查随机解耦演化的平均值。该协议是量子芝诺动力学的表现，并导致一个单一的浴演变。通过提供一个框架，我们称之为公平性的系统和浴，我们表明，随机动态解耦下的系统动力学收敛到一个单一的解耦误差，其特征在于依赖于收敛速度的芝诺极限。这揭示了随机动力学解耦和量子芝诺效应的统一。
2022-08-04 quant-ph
Bath Dynamical Decoupling with a Quantum Channel
本文将动力学解耦推广至对bath施加量子信道脉冲，证明其有效性等价于脉冲遍历性，并揭示CPTP脉冲下量子Zeno动力学与标准幺正解耦的差异，为新型解耦方案奠定数学基础。
2024-12-18 math-ph math.MP quant-ph
Near-optimal dynamical decoupling of a qubit
我们提出了一个近似最优的量子动力学解耦方案，该方案使用O（n^2）个脉冲消除了量子比特到n阶的一般退相干，与所有以前的解耦方法相比，脉冲数呈指数下降。耦合到自旋浴的量子位的数值模拟证明了新的脉冲序列的优越性能。
2009-09-01 quant-ph
Optimized pulses for the perturbative decoupling of spin and decoherence bath
在核磁共振的框架下，我们考虑了通过持续时间为$τ_\mathrm{p}$的复合或连续脉冲耦合到浴的自旋的相干控制的一般问题。我们明确地表明，它是可能的设计脉冲，以实现从浴到$τ_\mathrm{p}$的第三阶的自旋去耦。在脉冲和浴时间校正项的作用下，系统的演化被分离为自旋的演化。我们推导出一般的时间依赖的旋转轴和自旋和环境之间的一般耦合的校正项。通过适当的脉冲设计，可以使由此产生的校正消失。对于$π$和$π/2$脉冲，我们明确地证明，即使浴是完全量子力学的，也存在消除一阶和二阶校正的脉冲，即，它显示了内部动态。这样的脉冲对于量子信息处理也将是有用的。
2009-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Fast creation of conditional quantum gate and entanglement using a common bath only
我们提出了一个方案，以实现快速的条件相移和创建纠缠的两个量子比特的相互作用与一个共同的热浴。该方案采用了动态解耦的方法，使其能够在量子比特与环境之间存在强相互作用的情况下工作。我们的方案不要求两个量子比特之间的任何直接相互作用。
2013-10-07 quant-ph
Dynamical decoupling design for identifying weakly coupled nuclear spins in a bath
识别单电子自旋周围的弱耦合核自旋是利用耦合电子-核自旋系统实现量子信息处理或利用金刚石缺陷自旋进行单自旋核磁共振探测等传感的关键步骤。利用周期性脉冲序列对中心电子自旋的动态解耦控制[例如，Carre-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）序列]已成功地用于识别单个核自旋和解析核自旋团簇的结构。在这里，我们设计了一种新型的脉冲序列，通过用一组非均匀间隔的$π$ -脉冲替换CPMG序列的重复单元（单个$π$-脉冲）。利用金刚石中的氮空位中心系统，我们表明，设计的脉冲序列提高了核自旋噪声谱的分辨率，并提取了更多的关于周围核自旋的信息。本文提出的动态解耦设计原理在许多系统中是有用的（例如，固体中的缺陷自旋量子位、俘获离子和超导量子位）用于高分辨率噪声光谱。
2014-02-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical Decoupling of Qubits in Spin Bath under Periodic Quantum Control
研究了在动力学解耦（DD）方案下，耦合到相互作用的自旋为1/2的量子链上的一个和两个自旋量子比特保持相干和纠缠的可行性。通过计算可以在量子比特成为退相干之前以$T$的周期周期施加的计算脉冲的数量来检查性能，同时在每个周期内施加相同的退耦脉冲序列。通过考虑由磁场控制的具有混合方向和有限宽度的脉冲，表明脉冲宽度积累降低了具有较大数目的脉冲的序列的性能，并且实际上可行的磁场限制了对每个周期内去耦脉冲的数目小于10的序列的考虑。此外，在每个周期$T$内，首次发现精确的非平凡脉冲序列，以逐步抑制量子位浴耦合到$O(T^{N+1})$，其中最小数量的脉冲是用于$N=1,2,3$的$4,7,12$。这些序列，当应用于所有的量子比特，显示保持纠缠和相干。基于含时密度矩阵重整化，数值计算结果表明，对于实验室中可获得的中等磁场（10-40 Tesla），当每个周期中的脉冲数为4或7，脉冲方向在x和z之间交替时，整体性能最佳。我们的结果为保持固态自旋量子比特的相干性和纠缠提供了有用的指导。
2010-12-30 cond-mat.str-el quant-ph
Direct Measurement of the System-Environment Coupling as a Tool For Understanding Decoherence and Dynamical Decoupling
退相干是任何实际实现量子信息处理的主要障碍。减少退相干的主要策略之一是动态解耦-使用外部场来平均环境的影响。只要已知与环境的耦合谱，就可以计算任意控制场下的退相干率。我们提出了一种直接测量浴耦合光谱的光学囚禁超冷原子系综，通过应用光谱窄带控制场。测量的光谱在低频率下遵循洛伦兹形状，但由于阱中原子的振荡运动，在较高频率下表现出非单调特征。这些特征与我们的分析模型和碰撞池的数值蒙特卡罗模拟相一致。从推断的浴耦合谱，我们预测的性能著名的动态解耦序列：CPMG，UDD和CDD。然后，我们将这些序列应用于实验，并将结果与预测进行比较，在弱耦合极限下发现了很好的一致性。因此，我们的工作建立实验的重叠积分形式主义的有效性，是一个重要的一步，实现一个最佳的动态解耦序列为一个给定的测量浴光谱。
2011-03-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Optimal pulse spacing for dynamical decoupling in the presence of a purely-dephasing spin-bath
保持量子相干性是量子计算的关键要求，因此保护量子系统免受环境噪声的不可逆破坏是一个重要的开放问题。动态解耦（DD）是一种以较低的控制开销来减小退相干的有效方法。它在量子精密测量中也起着重要的作用，例如它被用于多参数估计。虽然等距控制脉冲序列（CPMG）已普遍用于去耦，但Uhrig最近提出，非等距脉冲序列（UDD）可以增强DD性能，特别是对于环境的频谱密度具有尖锐频率截止的系统。另一方面，对于软截止，等距序列优于UDD。UDD为中间制度提供的相对优势尚不清楚。在本文中，我们分析了相对DD性能在这个制度的实验，使用固态核磁共振。我们的系统量子比特是13 C核自旋，环境由1H核自旋浴组成，其光谱密度接近正态（高斯）分布。我们发现，在这样的浴的存在下，CPMG序列优于UDD序列。光学中的动态解耦和干涉效应之间的类比提供了一个直观的解释，为什么CPMG序列在存在这种环境噪声的情况下优于任何非等距DD序列。
2011-02-23 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Dynamical Decoupling Using Slow Pulses: Efficient Suppression of 1/f Noise
研究了单量子比特与具有$1/f$谱密度的线性谐振子池相互作用过程中动态解耦脉冲的应用，并与欧姆情形进行了比较。比最快浴时间尺度慢的去耦脉冲被示出为在$1/f$的情况下大幅降低退相干速率。与以前的研究得出的结论相反，这表明动态去耦脉冲并不总是超快的。我们的研究结果解释了最近的实验中，失相由于$1/f$电荷噪声影响的电荷量子比特在一个小的超导电极被成功地抑制使用自旋回波型门电压脉冲。
2003-05-23 cond-mat quant-ph
Heating and decoherence suppression using decoupling techniques
我们研究了应用去耦技术的情况下的一个阻尼振动模式的一个链的捕获离子，它可以被用作量子总线的线性离子阱量子计算机。我们表明，振动加热可以有效地抑制使用适当的“奇偶踢”。我们还表明，振动退相干可以抑制这种去耦过程，即使这是一般更困难的，因为在该奇偶踢必须施加的速率增加与有效浴温度。
2001-09-25 quant-ph
Combining dynamical decoupling with fault-tolerant quantum computation
我们研究了动态去耦（DD）脉冲序列如何提高量子计算机的可靠性。我们证明了DD-保护量子门的精度上界，并推导出DD-保护门优于未保护门的充分条件。在适当的条件下，由DD保护门构成的容错量子线路比由非保护门构成的容错电路能容忍更强的噪声，并且具有更低的开销.我们的准确性估计取决于耦合到量子计算机的浴的动力学，并且可以表示为浴的哈密顿算子的算子范数或浴相关性的功率谱;我们特别解释了递归生成的级联脉冲序列的性能可以从任何一个角度进行分析。我们的结果适用于有限的空间相关性的哈密顿噪声模型。
2011-07-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Markovian theory of dynamical decoupling by periodic control
将最近发展的具有外部周期驱动的量子开放系统的马尔可夫主方程形式应用于周期控制的动力学解耦理论。这种新的方法提供了一个更详细的定量图片，这种现象适用于传统的NMR光谱和最近的尝试减少量子器件中的退相干。对于浴谱密度和两能级系统的流行选择，弛豫速率的精确公式是可用的。在NMR成像的背景下，所获得的公式允许从实验数据中提取描述浴弛豫时间的新参数。
2015-08-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
High-order dynamical decoupling in the weak-coupling regime
University of New Mexico（新墨西哥大学）
本研究提出了一种在弱耦合 regime 中通过高阶动态解耦抑制系统退相干的高效脉冲序列方法，显著优于现有方案。
2026-09-14 quant-ph
Amplification and suppression of system-bath correlation effects in an open many-body system
理解开放量子系统的丰富动力学特性对于量子控制和量子信息处理具有重要意义。通过考虑一个开放系统的许多相同的二能级原子与一个共同的浴相互作用，我们表明，系统浴关联的影响被放大的多体系统通过产生一个短的时间尺度成反比的原子数。因此，即使每个原子与浴的相互作用很弱，系统浴相关性的影响也是相当大的。我们进一步表明，关联诱导的动力学效应仍然可以通过动力学解耦的方法抑制，但他们提出了一个挑战的量子态保护的原子数目的增加。
2012-11-21 quant-ph
Performance comparison of dynamical decoupling sequences for a qubit in a rapidly fluctuating spin-bath
避免量子力学态的相干性损失是量子信息处理的重要前提。动态退耦（DD）是保持相干性的最有效的实验方法之一，特别是当人们只能访问量子比特系统而不能访问其环境（浴）时。它涉及对系统施加脉冲，其净效应是系统-环境相互作用的逆转。然而，在任何真实系统中，环境都不是静态的，因此如果重聚焦脉冲之间的间隔变得与环境的相关时间相当或比环境的相关时间更长，则系统-环境相互作用的反转变得不完美。因此，如果脉冲之间的间隔减小，则重新聚焦的效率提高。在这里，我们量化不同的DD序列在保持不同的量子态的效率。我们使用13 C核自旋作为量子比特，1H核自旋作为环境，通过磁偶极-偶极耦合耦合到量子比特。质子自旋之间的强偶极-偶极耦合导致快速波动的环境，相关时间为100 us。我们的实验结果表明，脉冲之间的短延迟产生更好的性能，如果他们相比，浴相关时间。然而，当脉冲间隔变得比浴相关时间短时，达到最佳。对于甚至更短的延迟，脉冲不完整性超过退相干损失并导致量子态衰减。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.gen-ph
Coherence and control of quantum registers based on electronic spin in a nuclear spin bath
我们考虑一个协议，用于控制几个量子位寄存器，包括一个电子自旋嵌入在核自旋浴。我们展示了如何从环境的其余部分中隔离出几个近端核自旋，并将它们用作潜在可扩展的量子信息处理器的构建块。我们描述了如何相干控制技术的基础上磁共振方法可以适应这些电子-核固态自旋系统，不仅提供有效的，高保真度的操作的寄存器，但也从自旋浴去耦。作为一个例子，我们分析了可行的性能和实际的限制，在一个现实的设置与金刚石中的氮空位中心。
2009-01-05 quant-ph
Effect of bath temperature on the decoherence of quantum dissipative systems
我们报告了一个反常的量子耗散系统的消相干现象的框架内的随机解耦方案，随着一个层次的运动方程的形式主义，没有通常的Born-Markov或弱耦合近似。研究发现，在强耦合区，提高水浴温度可以降低两量子比特自旋玻色子模型的退相干。对于弱耦合情况，我们发现镀液温度可以增强退相干。这一结果与通常认为的浴温越高，退相干越严重的观点相反，表明在双量子位自旋玻色子模型中发生了退相干动力学跃迁。我们还证明了临界转变点可以用量子相干性指标的频谱的行为来表征。
2016-12-21 quant-ph
Identifying and decoupling many-body interactions in spin ensembles in diamond
我们模拟了固态系统中变密度准二维自旋系综的动力学，重点是金刚石中的氮空位中心。我们认为，在一个现实的“自旋浴”的环境下，各种控制序列的平均动态的大合奏的自旋。我们发现，自旋锁定是有效的去耦自旋初始化沿驱动轴，无论是从相干偶极相互作用和外部自旋浴环境，当驱动是两个数量级强于相关的耦合能量。由于标准脉冲动态去耦序列的应用导致与环境的强去耦，而其他专门的脉冲序列可以去耦相干偶极相互作用，这样的序列可以用于识别主要的相互作用类型。此外，脉冲去耦序列的适当组合可以导致两种相互作用类型的抑制，从而允许额外的自旋操纵。最后，我们考虑这些控制协议上的有限宽度脉冲的效果，并确定提高去耦效率与脉冲持续时间的增加，从而从移相和相干动态的相互作用。
2018-09-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical decoupling of a qubit with always-on control fields
我们考虑动态解耦方案，其中量子比特在任何时候都被控制场连续操纵。基于Uhrig动态解耦序列（UDD）及其与切比雪夫多项式的关系，我们推导出一种将UDD控制场表示为傅立叶级数的常开控制方法。然后，我们截断这个系列和数值优化的系列系数去耦，构建CAFE（切比雪夫和傅立叶展开）序列。这种方法产生一个有界的、连续的控制场。我们模拟了我们的序列与连续版本的UDD耦合到全量子和半经典退相浴的量子位的去耦效果，并发现相当的性能。我们推导出连续控制解耦序列的滤波函数，并评估这些序列对控制场噪声的鲁棒性。我们采用的方法提供了各种工具来分析连续控制动态解耦序列。
2012-05-10 quant-ph
Impact of time-retarded noise on dynamical decoupling schemes for qubits
本文通过自旋-玻色子模型研究时间延迟反馈噪声对CPMG等动力学解耦方案的影响，揭示深亚欧姆环境下时间非局域反作用对延长量子比特相干时间的作用。
2025-02-05 quant-ph
Performance of Deterministic Dynamical Decoupling Schemes: Concatenated and Periodic Pulse Sequences
动态解耦可以用于保持任意量子态，尽管与环境的不期望的相互作用，使用仅影响系统的控制哈密顿量。我们提出了一个系统独立的分析的基础上领先的顺序解耦误差估计，有效的有界强度环境的动态解耦。作为一个重要的工具，重整化变换的有效系统浴耦合哈密顿量，我们描绘的可靠性域的动态去耦用于量子态保存，在一般设置为一个单一的量子比特。我们具体分析和比较两个确定性的动态解耦方案-周期性和级联-并区分两种限制情况下的快速与缓慢的环境。我们证明了级联解耦优于周期性解耦在很宽的参数范围内。这些结果都获得了“理想”（零宽度）和现实（有限宽度）脉冲。这项工作扩展和概括了我们早期的工作，物理学评论快报。95，180501（2005）。
2007-03-15 quant-ph
Fault-Tolerant Quantum Dynamical Decoupling
自从发现自旋回波效应以来，动态退耦脉冲序列一直被用来延长量子系统的相干时间。在这里，我们介绍了递归级联动态去耦脉冲，旨在克服退相干和操作误差的方法。这对于量子计算机等量子系统的相干控制很重要。对于有界强度，非马尔可夫环境，如自旋浴中出现的电子和核自旋为基础的固态量子计算机的建议，我们表明，它是严格有利的，使用级联，而不是标准的周期性动态去耦脉冲序列。也就是说，级联方案是容错和超多项式更有效的，在相同的成本。我们推导出一个条件下的脉冲噪声水平低于级联保证减少退相干。
2005-09-08 quant-ph
Suppression of spin bath and low-frequency noise for sub-MHz AC magnetometry based on double-dressed spin qubit in diamond
本文提出利用级联连续动力学解耦形成单、双缀饰态以抑制金刚石量子比特的自旋浴耦合和低频噪声，实现低于1 MHz弱AC信号检测，SNR最高达17。
2025-06-09 quant-ph
Quantum decoherence of nitrogen-vacancy spin ensembles in a nitrogen spin bath in diamond under dynamical decoupling
SKKU Advanced Institute of Nanotechnology (SAINT), Sungkyunkwan University（成均馆大学 SKKU 纳米技术高级研究所）；Department of Physics and Department of Energy Systems Research, Ajou University（亚洲大学物理系与能源系统研究部）；Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Center for Quantum Information, Korea Institute of Science and Technology（韩国科学技术院量子信息中心）；Division of Nano and Information Technology, KIST School, Korea University of Science and Technology（韩国科学技术院 KIST 学院纳米与信息技术分部）；Department of Chemistry, University of Chicago（芝加哥大学化学系）；Center for Molecular Engineering and Materials Science Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室分子工程与材料科学中心）；Department of Quantum Information Engineering, Sungkyunkwan University（成均馆大学量子信息工程系）
研究通过理论与实验结合，探讨了在氮供体（P1中心）浴中NV退相干动力学，发现T2时间与脉冲数呈二次关系，验证了量子浴模型与CCE方法的有效性。
2025-03-07 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Shielding quantum discord through continuous dynamical decoupling
这项工作研究了使用动态去耦屏蔽量子不和谐的环境引入的错误。具体来说，两个量子比特系统相互作用的独立浴玻色子被认为是。系统的初始条件被选择为纯态和混合态，而动力学解耦已经通过连续场实现。研究了温度对量子不和谐屏蔽的影响。结果表明，虽然特定的初始状态的量子不和谐可能会完美地保存在一些有限的时间窗口中没有任何保护字段，与连续字段的动态解耦的有效性基本上取决于所需的时间尺度，以保持量子不和谐。它还表明，对于这些特定的初始状态的时间屏蔽的量子不和谐成为有效的温度增加而减少。
2012-11-06 quant-ph
Rigorous Bounds on the Performance of a Hybrid Dynamical Decoupling-Quantum Computing Scheme
我们研究了多量子比特环境中的动态解耦，在那里它与量子逻辑门相结合。这是说明在使用海森堡相互作用的计算方面，其中全球去耦脉冲与计算交换。我们推导出一个严格的误差范围的跟踪距离或保真度之间的所需的计算状态和实际的时间演变的状态，系统耦合到一个有界强度浴。的约束表示在有效的哈密顿算子产生的解耦和逻辑运算的存在下的演变的运营商规范。我们应用的情况下的周期性脉冲序列的约束，并发现，为了保持恒定的跟踪距离或保真度，周期的数量-在固定的脉冲间隔和宽度-规模成反比的量子比特的数量的平方。这对使用周期性动态解耦的量子计算的保护设置了可扩展性限制。
2008-03-30 quant-ph
Filter-design perspective applying to dynamical decoupling of a multi-qubit system
我们采用滤波器设计的角度，并推导出过滤器功能根据嵌套Uhrig动态解耦（NUDD）和对称动态解耦（SDD）的纯退相自旋玻色子模型与N量子比特。针对两量子比特系统，详细讨论了NUDD和SDD的性能。分析表明：（i）对于软截止的浴，SDD优于NUDD，而当截止变硬时，NUDD接近SDD;（ii）如果量子位耦合到一个共同的库，SDD有助于保护无退相干子空间，而NUDD则破坏它;（iii）当考虑有限宽度的非理想控制脉冲时，NUDD在高保真区和相干时间区都受到影响，而SDD仅在相干时间区受到影响。
2011-11-28 quant-ph
Encoded Recoupling and Decoupling: An Alternative to Quantum Error Correcting Codes, Applied to Trapped Ion Quantum Computation
最近发展的一种消除量子计算机中的退相干和设计约束的理论，"编码重耦合和重耦合“，被证明与一种有希望的实现可扩展离子阱量子计算的体系结构的建议完全兼容[D. Kielpinski等人，Nature 417，709（2002）]。逻辑量子比特被编码成离子对。逻辑门的实现使用索伦森-莫尔默（SM）计划适用于对离子的时间。编码提供了对集体失相的连续保护。也使用SM方案直接实现到编码量子位的解耦脉冲能够进一步减少量子位退相干的各种其他来源，例如由于差分退相和由于退相干振动模式。在去耦方案中使用相对慢的SM脉冲淬灭退相干的后一个源的可行性如下从所观察到的振动浴的1/f光谱。
2002-11-15 quant-ph
Effect of control procedures on the evolution of entanglement in open quantum systems
研究了开放量子系统中设计的一些抑制退相干的机制在减缓纠缠损失方面的效果。光子带隙材料和系统-浴槽耦合的频率调制的效果在这方面沿着预期的路线。然而，其他控制方案，如共振荧光，实现了完全相反的效果：增加控制的强度更快地杀死纠缠。深入研究了动态解耦方案对两种性质不同的体系-熔池相互作用的影响。动态解耦控制在非破坏相互作用条件下具有减缓耦合到谐振子浴的两量子比特系统纠缠衰减的预期效果。然而，当强耦合到随机电报噪声浴的约瑟夫森电荷量子比特受到去耦脉冲时，观察到非平凡现象。其中最引人注目的是共振荧光的情况，即脉冲强度的增加会降低退相干，但也会加速纠缠的突然死亡。这表明，在强耦合的非马尔可夫制度中，退相干和纠缠在时间上的行为可以是定性的不同。
2013-07-07 cond-mat.other quant-ph
Keeping a spin qubit alive in natural silicon: Comparing optimal working points and dynamical decoupling
有两种不同的技术证明有效地延长自旋量子位在其他自旋环境中的相干寿命。一种是动态解耦，即量子比特受到精心定时的控制脉冲序列的影响;另一种是将量子比特调谐到“最佳工作点”（OWP），这是磁场中减少退相干的最佳点。利用量子多体计算方法，研究了远离和靠近OWP的动力学退耦脉冲序列对中心施主量子比特在核自旋浴中退相干的影响。理解这种行为的关键是分析多体量子浴中独立的翻转自旋对通常占主导地位的贡献的抑制程度。我们发现，最近测量的哈恩回波衰减在OWP（最低阶动力学去耦），必须考虑集群的三个相互作用的自旋，因为独立的对甚至不给有限的$T_2$衰减时间。我们发现，在OWP附近工作时，动态去耦序列需要数百个脉冲的一个数量级的增强$T_2$，相反，制度远离OWP，只需要约10个脉冲。
2015-04-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Demonstration of electron-nuclear decoupling at a spin clock transition
设计与环境噪声源解耦的量子系统的能力对于开发具有最佳相干性的量子技术是非常期望的。磁性分子中电子态的化学可调性与先进的电子自旋共振技术相结合，为解决这一问题提供了极好的机会。事实上，所谓的时钟跃迁（CT）已被证明可以保护分子自旋量子比特免受磁噪声的影响，从而显著增强相干性。在这里，我们进行了光谱和计算的调查，这种物理学，专注于核浴的作用。远离CT，与核自由度的线性耦合引起电子相干性的调制和衰减，如通过实验产生的电子自旋回波信号和$\textit{in silico}$量化的。同时，有效的超精细相互作用消失在CT，导致电子-核去耦和量子信息泄漏到核浴的情况下，提供了机会来表征其他退相干源。
2022-11-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Suppressing Fast Dipolar Noise in Solid-State Spin Qubits
University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克国立大学）；EHU Quantum Center, University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克国立大学 EH量子中心）
本文提出Hybrid-LG去耦机制，通过抑制浴内偶极相互作用，显著提升固态自旋量子比特的相干时间。
2025-12-07 quant-ph
Continuous dynamical decoupling and decoherence-free subspaces for qubits with tunable interaction
保护量子态不受环境的退相干影响对于量子计算器件和量子模拟器的发展具有重要意义。在这里，我们介绍了一个连续的动态解耦协议，使我们能够保护两个量子比特之间的纠缠门操作的环境噪声。我们提出了一个简单的模型，该模型涉及两个量子位，它们彼此相互作用，其强度取决于它们的相互距离，并在它们之间产生纠缠，以及与环境的接触。环境的性质，也就是说，它是否充当量子位的个人或公共浴池，也由量子位的有效距离控制。结果表明，引入的连续动态解耦方案在保护纠缠操作方面效果良好。此外，在某些情况下，量子比特的动力学自然地将它们引导到无退相干的子空间中，该子空间可以用于补充连续动力学解耦。
2019-04-09 quant-ph
Rigorous Bounds for Optimal Dynamical Decoupling
我们提出了严格的性能界限的最佳动态去耦脉冲序列保护量子比特（量子比特）对纯退相。我们的界限适用于瞬时脉冲和有界扰动环境和量子位环境哈密顿量的假设下。我们表明，如果总的序列时间是固定的最佳序列可以用来使之间的距离的保护和未扰动的量子比特状态任意小的施加脉冲的数量。另一方面，如果最小脉冲间隔是固定的，并且允许总序列时间与脉冲的数量成比例，则较长的序列不一定总是有利的。严格的界限可以作为测试床的近似处理的最佳解耦有界模型的退相干。
2010-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Advantages of non-Hookean coupling in a measurement-fueled two-oscillator engine
提出一种由测量供能、无需热浴的双振荡器量子发动机，采用非胡克耦合并按耦合、测量、解耦、提取循环运行，证明高斯非简谐相互作用可促进解耦并降低解耦能量。
2023-11-08 quant-ph
Robust Dynamical Decoupling for the Manipulation of a Spin Network via a Single Spin
量子系统的高保真度控制对于量子信息处理至关重要，但通常受到环境扰动和应用控制领域不完善的限制。在这里，我们研究动态解耦（DD）和鲁棒最优控制（ROC）的组合来解决这个问题。在该组合中，采用ROC来找到鲁棒成形脉冲，其中受控动态相对于控制误差的方向导数被减小到期望的阶数。然后，我们将ROC脉冲到DD序列，实现了对多个错误通道的鲁棒性显着改善。我们在NV中心系统中通过电子自旋操纵核自旋浴的例子中演示了这种方法。仿真结果表明，基于ROC的DD序列性能优于现有的鲁棒DD序列。我们的工作对近期噪声量子器件的鲁棒量子控制具有影响。
2021-01-11 quant-ph
Non-adiabatic holonomic quantum computation in linear system-bath coupling
无退相干子空间中的非绝热完整量子计算可以保护量子信息不受控制不精确和退相干的影响。对于每个量子比特都有自己的量子浴的非集体退相干，我们给出了两个不可交换的完整单量子比特门和一个完整非平凡的两量子比特门的实现，它们在退耦合群的无退相干子空间中构成了一个非绝热完整量子门的普适集合，编码率为$\frac{N-2}{N}$ .该方案对控制不精确性和非集体退相干具有鲁棒性，并且其非绝热特性确保了更少的操作时间。我们证明，我们提出的方案可以实现仅利用两个量子比特的相互作用，而不是多量子比特的相互作用。我们的结果降低了完整量子计算在实验中实际实现的复杂性。我们还讨论了我们的方案在耦合微腔中的物理实现。
2015-12-31 quant-ph
Rigorous Performance Bounds for Quadratic and Nested Dynamical Decoupling
我们提出了严格的性能界限的二次动态解耦（QDD）脉冲序列，保护量子位从一般的退相干，其嵌套推广到任意数量的量子位。我们的界限适用于假设的瞬时脉冲和有界扰动环境和量子位环境的哈密顿量，如实现浴的核自旋量子点。我们证明，如果总序列时间是固定的，那么未扰动和保护系统状态之间的迹范数距离可以通过增加施加脉冲的数量来任意小。
2011-12-15 cond-mat.other math-ph math.MP
Optimized continuous dynamical decoupling via differential geometry and machine learning
本文利用次黎曼几何推导最优连续动力学解耦控制哈密顿量，并通过神经网络加速生成任意量子门的时间相关控制场，以提升电路优化效率。
2024-10-18 quant-ph
Controlling the quantum dynamics of a mesoscopic spin bath in diamond
理解和减轻退相干是量子科学和技术的关键挑战。固态纺丝系统退相干的主要来源是不受控的纺丝浴环境。在这里，我们展示了在室温下金刚石中的介观自旋浴的量子控制，该自旋浴由取代氮杂质的电子自旋组成。使用单个氮空位（NV）中心电子自旋作为磁场传感器探测所得的自旋浴动力学。我们利用旋转浴控制来动态地抑制由旋转浴引起的NV自旋的退相。此外，通过结合自旋浴控制与动力学解耦，我们直接测量的相干性和时间相关的不同组的浴自旋。这些结果为退相干的基础研究开辟了一个新的领域，并为基于自旋的磁学和量子信息处理提供了新的途径。
2012-05-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Long-time electron spin storage via dynamical suppression of hyperfine-induced decoherence in a quantum dot
在量子点中，通过使电子经历合适的动态退耦序列，可以显著增加由核自旋环境引起的电子自旋退耦的相干时间。我们分析了高层次的解耦协议的性能，通过使用分析和精确的数值方法相结合，并特别注意大脉冲间延迟和长时间的动态，这是超出了标准的平均哈密顿理论描述的制度。我们证明，动态解耦可以保持有效的远远超出其正式域的适用性，并发现，利用级联设计的协议提供了最佳的性能，该系统在相关的参数范围内。在初始电子状态是已知的情况下，能够完全冻结退相干在很长一段时间的协议的构建和特征。还评估了系统和对照非理想性的影响，包括浴内偶极相互作用、磁场偏置和浴极化以及系统脉冲缺陷的影响。虽然小的偏置场和小的浴极化降低了去耦保真度，但增强的性能和时间调制来自于强的施加场和高极化。总体而言，我们发现，如果控制参数的相对误差不超过5%，解耦协议仍然可以延长相干时间高达两个数量级。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Observing coherence in an incoherent paramagnetic nitrogen spin bath
本文利用金刚石NV色心测量非极化P1中心的自旋相干性，通过周期性塌缩与复苏信号揭示其与$^{13}$C核自旋的偶极耦合，并证明NV色心与P1自旋耦合到独立的核自旋系综，展示了非极化暗态自旋在环境信息提取和多体相互作用研究中的价值。
2023-11-30 quant-ph
Probing the collective dynamics of nuclear spin bath in a rare-earth ion doped crystal
探测集体自旋动力学是磁共振光谱学领域的当前挑战，并且在材料分析和量子信息协议中具有重要应用。近年来，稀土离子掺杂晶体成为制备长寿命量子存储器的一个有吸引力的候选材料。进一步提高其性能将受益于对晶体中核自旋池动力学的直接了解。本文用动态退耦谱方法研究了晶体中稀土离子周围核自旋池的集体动力学。从测量的光谱中，我们分析了自旋浴的组态，并在一个长的时间尺度（$\sim $ 1 s）上描述了两个相关核自旋之间的翻转时间。此外，我们还从实验上证明了稀土离子可以作为外磁场的磁量子传感器。这些结果表明，稀土离子是一个有用的探针复杂的自旋动力学在固体中，并使量子传感在低频制度，揭示在不同领域的应用前景的可能性。
2018-03-09 quant-ph
Universality of Uhrig dynamical decoupling for suppressing qubit pure dephasing and relaxation
Uhrig为自旋玻色子模型发现的最佳$N$ -脉冲动态解耦[Phys. Rev. Lett，{ \bf 98}，100504（2007）]被证明在抑制$O(T^{N+1})$的纯退相或耦合到通用浴的量子位（或自旋1/2）的纵向驰豫方面具有普遍性持续时间的短时间演变$T$。为了抑制纵向弛豫，理想Uhrig $π$脉冲序列可以推广到由理想Uhrig脉冲序列叠加满足一定对称性要求的有限持续时间脉冲组成的序列.
2008-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Protection of quantum systems by nested dynamical decoupling
基于我们建立的含时系统动力学解耦的一个定理，我们提出了一个嵌套的Uhrig动力学解耦（NUDD）方案，仅使用单量子比特操作，就可以将一般量子浴中的多量子比特系统保护到任意解耦阶。NUDD中的控制脉冲的数量随着解耦阶数的多项式增加。对于一般的多能级系统，该方案可以保持一组相互交换或反交换的酉厄米特系统算子，因此由这组算子生成的李代数中的所有算子，生成系统的有效对称群达到给定的精度阶。NUDD可以用有限幅度的脉冲来实现，直到脉冲持续时间的二阶误差。
2010-12-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical Decoupling of Unbounded Hamiltonians
我们调查的可能性，以抑制有限维系统和无限维环境之间的相互作用，通过一个快速序列的酉踢有限维系统。这种方法，称为动态解耦，是已知的有界相互作用的工作，但物理环境，如玻色子热浴通常与无界的相互作用建模，因此在这里，我们发起了一个系统的研究动态解耦的无界运营商。我们发展了一个充分的解耦准则的任意哈密顿和必要的解耦准则的半有界哈密顿。我们给出的例子无界哈密顿解耦工程和极限演化以及收敛速度可以明确计算。我们表明，解耦并不总是工作无界的相互作用，并提供物理和数学动机的例子。
2017-04-20 math-ph math.MP quant-ph
Optimally combining dynamical decoupling and quantum error correction
我们展示了如何动态解耦（DD）和量子纠错（QEC）可以最佳地结合在容错量子计算的设置。为此，我们确定了最佳的生成器设置的DD序列，旨在保护量子信息编码成稳定子空间或子系统代码。该生成器组包括代码的稳定器和逻辑运算符，最小化与DD序列的长度相关联的自然成本函数。我们证明，与最佳发电机组的限制性本地浴假设在早期的工作中使用的混合DD-QEC计划，可以显着放宽，从而使混合DD-QEC计划，其潜在的相当大的优势，更接近实现。
2012-06-15 cond-mat.other quant-ph
Observation of anomalous decoherence effect in a quantum bath at room temperature
量子物体的退相干是现代量子科学和技术的关键。一般认为，较强的噪声导致较快的退相干。引人注目的是，最近的理论研究发现了量子浴中自旋的相反情况。本文报道了高纯金刚石中氮空位中心电子自旋为1的反常退相干效应的实验观察。我们证明，在动力学解耦，双跃迁可以有更长的相干时间比单跃迁，即使前者耦合到核自旋浴的两倍，后者没有。实验结果与理论结果的一致性证实了弱耦合核自旋在槽中的可控性，这在量子信息处理和量子精密测量中是有用的。
2011-05-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultra-sensitive Diamond Magnetometry Using Optimal Dynamic Decoupling
近年来，基于金刚石中氮空位（NV）缺陷的新型磁测量技术作为探测纳米尺度磁环境的一种手段受到了广泛关注。单个NV磁力计的灵敏度主要由横向自旋弛豫时间$T_2$确定。目前提高灵敏度的方法采用以空间分辨率为代价的具有高NV密度的晶体，或者通过制造新的同位素纯金刚石晶体来扩展$T_2$。我们采用了一种互补的方法，其中最佳的动态解耦技术延长了自相关时间的自旋浴的相干时间。这表明单自旋，室温磁强计灵敏度低至5“，pT”，Hz $^{-1/2}$与当前技术。
2010-03-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
