半导体量子点中的旋转是有希望的局部量子记忆,可以产生偏振化编码的光子簇状态,如开创性的Lindner和Rudolph方案[1]。然而,利用光学转变的极化程度受到共鸣激发方案的阻碍,这些方案被广泛用于获得高光子不明显。在这里我们表明,声子辅助激发(一种保持高度可区分性的方案)也允许完全利用极化的选择性光学转变来初始化并测量单个自旋状态。我们在低横向磁场中访问孔自旋系统的相干性,并在激发态的辐射发射过程或量子点基态下直接监测自旋倾向。我们报告的旋转状态检测功能为94。7±0。由光学选择规则和25±5 ns孔旋转相干时间授予的2%,证明了该方案和系统具有以十二个光子为单位的线性簇状态的潜力。
量子传感器在测量磁场、电场、重力、加速度和旋转方面的表现优于传统传感器。尽管有这些好处,将这些原始量子传感器集成到平台上仍面临许多挑战。具体来说,来自平台和系统组件的电磁场、场梯度和振动会在量子层面干扰量子传感器。这些平台干扰源来自机载电子、电源和通信系统组件,并在量子传感层面产生不利影响。这些组件的扰动会降低相干时间并改变量子传感器的能级,从而缩短传感时间、降低灵敏度并降低传感器整体性能。目前针对这些平台衍生扰动的解决方案包括将传感器放置在远离扰动(吊杆、大型货舱)或临时传感器隔离器(屏蔽、减震器、姿态稳定器)的地方,这些对将量子传感器集成到国防部平台时构成了重大障碍。
硅量子点器件由于其延长的相干时间、紧凑的尺寸以及最近在实验中演示的相当大的量子比特阵列,成为大规模量子计算的有希望的候选者。尽管潜力巨大,但控制这些阵列仍然是一项重大挑战。本文介绍了一种新的虚拟门提取方法,以快速建立对单个量子点电位的正交控制。利用对器件物理学的深入了解,所提出的方法通过关注电荷态转变周围的关键区域,显著降低了实验开销。此外,通过采用高效的电压扫描方法,我们可以有效地精确定位这些电荷态转变线并滤除错误点。使用真实量子点芯片数据集进行的实验评估表明,与传统方法相比,速度提高了 5.84 倍到 19.34 倍,从而展示了加速硅自旋量子比特器件扩展的良好前景。
固体中的人造原子是量子网络、可扩展量子计算和传感的主要候选者,因为它们将长寿命自旋与移动光子量子比特结合在一起。最近,硅已经成为一种很有前途的主体材料,其中可以可控地制造具有长自旋相干时间并发射到电信波段的人造原子。该领域利用硅光子学的成熟度将人造原子嵌入到世界上最先进的微电子和光子学平台中。然而,目前的一个瓶颈是这些原子天生较弱的发射率,这可以通过耦合到光腔来解决。在这里,我们展示了在电信波长下腔增强的硅中单个人造原子(G 中心)。我们的结果表明它们的零声子线强度增强以及高纯度的单光子发射,而它们的寿命在统计上保持不变。我们提出可能存在两种不同类型的 G 中心,这对硅发射极的特性提供了新的见解。
量子比特是一种量子对象,适用于定义用于编码信息的叠加态。1 对于充当量子比特的物理系统,其相干时间 Tm (即其叠加态的寿命) 必须足够长以允许操纵。2 因此,电子或核自旋,无论是固态系统 3 还是量子点 4,都是编码量子比特的有吸引力的平台。3,5 最近,基于电子自旋的分子量子比特因其性质的化学可调性而引起了该领域的兴趣。6,7 在这些系统中,自旋中心(无论是偶极的还是各向同性的)之间的磁交换相互作用对于建立实现量子逻辑门所需的纠缠条件至关重要。然而,为此目的,应精细地调整量子比特间的相互作用以避免强交换机制 6,8 从而保持每个量子比特的单独可寻址性。各种分子系统已被研究并提议作为多量子比特平台。9 – 13 在这里,可寻址性是通过两种不同的分子设计实现的
最近的研究通过周期性地驱动门定义量子点阵列中的最近邻交换相互作用,展示了量子自旋链中离散时间晶体物理的新途径 [H. Qiao 等人,Nat. Commun. 12,2142 (2021)]。在这里,我们对 GaAs 量子点小阵列中交换驱动的 Floquet 物理进行了详细分析,包括相图和其他诊断。我们还表明,新兴的时间晶体行为有利于多自旋态的保护和操纵。对于 GaAs 中典型的核自旋噪声水平,驱动和相互作用的结合将纠缠态的相干时间增加了几个数量级。对于其他量子点系统(例如 Si),也可以获得类似的结果。我们进一步展示了如何在单重态-三重态量子比特之间构建具有高保真度的时间晶体启发的 CZ 门。这些结果表明,周期性驱动交换耦合可以增强量子点自旋系统在量子信息应用中的性能。
我们概述了玻色子暗物质 (DM) 的基本量子描述,在极限 m ≪ 10 eV 时,传统的经典波图像由此出现。对于量子系统而言,我们从密度矩阵开始,该矩阵编码了有关我们可以对 DM 及其波动进行的可能测量的全部信息。根据量子光学的基本结果,我们认为对于 DM,密度矩阵最有可能采用相干态基础上的高斯显式混合形式。偏离此值将在 DM 可观测量中产生非高斯波动,从而可以直接探测 DM 的量子态。我们受量子光学启发的方法使我们能够严格定义和解释通常仅以启发式方式描述的各种量,例如相干时间或长度。该形式主义进一步通过波粒子跃迁提供了对 DM 的连续描述,我们利用它研究两个极限之间各种物理尺度上的密度波动如何演变,并揭示 DM 在波和粒子描述边界附近的独特行为。
摘要 我们研究了腔体磁力学系统内的磁力学诱导光栅 (MMIG) 现象,该系统包括磁振子(铁磁体中的自旋,例如钇铁石榴石)、腔微波光子和声子 (Li et al 2018 Phys. Rev. Lett. 121 203601)。通过应用外部驻波控制,我们观察到探测光束传输轮廓的变化,这表明存在 MMIG。通过数值分析,我们探索了探测场的衍射强度,研究了腔体磁振子之间相互作用、磁振子-声子相互作用、驻波场强度和相互作用长度的影响。MMIG 系统利用磁振子的独特属性以及具有长相干时间和自旋波传播等属性的集体自旋激发。这些独特的特性可在 MMIG 系统中得到利用,用于信息存储、检索和量子存储器的创新应用,提供各种阶数的衍射光栅。
最近的工作已经证明了一种新的途径,可以通过定期在栅极固定的量子点阵列中驾驶最近的邻居交换相互作用,以在量子自旋链中进行离散时间晶体物理[ARXIV:2006.10913]。在这里,我们在少量的GAAS量子点(包括相图和其他诊断)中介绍了交换驱动的浮子物理物理学的详细分析。我们还表明,新兴的时间结晶行为可以使多旋转状态的保护和操纵受益。对于GAA中的典型核自旋噪声水平,驾驶和相互作用的组合通过数量级增加了纠缠状态的相干时间。对于其他量子点系统,例如Si中的其他量子点系统,可以获得相似的结果。我们进一步展示了如何在具有较高有限的单元 - 三圈量子量之间构造时间晶体启发的CZ门。这些结果表明,定期驱动交换耦合可以增强用于量子信息应用的量子点旋转系统的性能。