DNA 分子中核苷酸的脱氧核糖部分可以充当量子逻辑门,其中每个核苷酸的 C2-endo 和 C3-endo 构象之间的对映体位移发生在电子自旋量子比特的逻辑和热力学可逆情况下,这些量子比特相干地保持在拓扑绝缘的 DNA 晶体纳米结构内,并沿着 pi 堆叠核苷酸碱基对的离域电子相干地传导。C2-endo 和 C3-endo 构象之间的对映体对称性在逻辑和热力学上是可逆的,因为它充当对称性破坏的 Szilard 引擎,该引擎实际上是由其运作信息的物理性有效构建的,因此不需要信息擦除来维持功能。这种量子逻辑门类似于 Toffoli 门,它跨越适合 Landauer 极限的能量屏障运行,滚动 DNA 碱基对,从而破坏 DNA 分子片段上的 pi 堆叠相干性,从而实现信息的量子到经典转变。
摘要:量子传感的最新进展已经激发了具有高度的感官,精度和空间分辨率的变革性检测技术。由于它们的原子级可调节性,分子量子位及其合奏是有望进行化学分析物的候选者。在这里,我们在室温下显示了溶液中锂离子的量子感应,并在微孔金属 - 有机框架(MOF)中集成了有机自由基合奏。器官自由基在室温下表现出电子自旋相干性和微波处理性,因此表现为Qubits。MOF的高表面积促进了来宾分析物对有机码头的可及性,从而实现了锂离子的明确认同,并通过基于电子磁磁共振(EPR)光谱的宽松和超精美方法来定量测量其浓度的定量测量。这项工作中提出的感应原理适用于其他非零核自旋的金属离子。
分子和冷凝系统中的电子旋转是量子信息的存储和过程的重要资源1。在过去的几十年中,在宽带间隙半导体和绝缘子中进行了几种自旋缺陷,在钻石2,碳化硅3,4和硝酸铝5,6中进行了广泛研究。自旋缺陷的原型示例是钻石7-12中的负氮氮 - 脱牙中心(NV)中心。NV中心在室温13处表现出具有长旋连贯性时间的自旋三个基态。电子自旋的不同自旋状态可用于编码量子信息,并且自旋状态之间的过渡可以由微波炉驱动。迄今为止,自旋缺陷发现在典型科学和尖端量子技术中都有许多应用。例如,已使用自旋缺陷来证明量子力学的基础原理,例如浆果期14
摘要:量子传感的最新进展已经激发了具有高度的感官,精度和空间分辨率的变革性检测技术。由于它们的原子级可调节性,分子量子位及其合奏是有望进行化学分析物的候选者。在这里,我们在室温下显示了溶液中锂离子的量子感应,并在微孔金属 - 有机框架(MOF)中集成了有机自由基合奏。器官自由基在室温下表现出电子自旋相干性和微波处理性,因此表现为Qubits。MOF的高表面积促进了来宾分析物对有机码头的可及性,从而实现了锂离子的明确认同,并通过基于电子磁磁共振(EPR)光谱的宽松和超精美方法来定量测量其浓度的定量测量。这项工作中提出的感应原理适用于其他非零核自旋的金属离子。
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
平面超导传输线谐振器可以在多个谐波共振频率下操作。这允许涵盖具有高灵敏度的广泛光谱状态,例如对于低温微波光谱。这种实验的常见并发症是存在不希望的“虚假”其他共振,这是由于谐振器基板或外壳框中的站立波。识别单个共振的性质(“设计”与“伪造”)对于更高的频率或如果包括未知材料特性的元素,那么对于微波光谱而言,可能会变得具有挑战性。在这里,我们讨论了各种实验策略,以区分共面超导谐振器中设计和虚假的模式,这些谐振器以高达20 GHz的频率范围运行。这些策略包括跟踪共振演变与温度,磁场和微波功率的函数。我们还证明了谐振器的局部修饰,通过应用微量的介电或电子自旋谐振材料,可导致各种共振模式中的特征性特征,具体取决于电或磁性微波场的局部强度。
与经典电子不同,量子态以难以测量而著称。从某种意义上说,电子的自旋只能处于两种状态之一,即向上或向下。通过简单的实验可以发现电子处于哪种状态,对同一电子的进一步测量将始终证实这一答案。然而,这幅图景的简单性掩盖了电子复杂而完整的本质,电子总是处于两种状态之一,而状态会根据测量方式而变化。量子态断层扫描是一种使用许多相同粒子的集合来完全表征任何量子系统(包括电子自旋)的过程。多种类型的测量可以从不同的特征基重建量子态,就像经典断层扫描可以通过从不同的物理方向扫描三维物体来对其进行成像一样。在任何单一基础上进行额外的测量都会使该维度更加清晰。本文主要分为两部分:层析成像理论(第一部分和第二部分)和光子系统的实验层析成像
摘要:偶极耦合多自旋系统具有用作分子量子比特的潜力。本文我们报告了一种分子多量子比特模型系统的合成,该系统具有三个可单独寻址、弱相互作用、自旋 1 = 2 中心,这些中心具有不同的 g 值。我们使用脉冲电子顺磁共振 (EPR) 技术来表征和分别处理各个电子自旋量子比特;Cu II、Cr 7 Ni 环和氮氧化物,以确定量子比特间偶极相互作用的强度。在 Cu II 光谱上检测的方向选择性弛豫诱导偶极调制增强 (os-RIDME) 揭示了强相关的 Cu II -Cr 7 Ni 环关系;对氮氧化物共振进行检测测量了氮氧化物和 Cu II 或氮氧化物和 Cr 7 Ni 环的相关性,并根据不同的弛豫动力学切换相互作用,这表明可以实现基于 EPR 的量子信息处理(QIP)算法。
理论:法拉第效应是一种广泛使用的磁光效应,其中偏振平面在穿过磁场中的介质时会旋转。与介质中的电子自旋相关的磁矩会受到一种力,试图将其沿直流磁场对齐。这导致旋转电子绕磁场方向进动。平行于磁场穿过介质的线性偏振光束可以被认为是由两个相反的圆偏振组成。由于磁矩的进动,每个圆偏振在介质内部都会经历不同的磁导率。因此,两个圆偏振以不同的速度传播,并以相位差从介质的另一侧出来。这两个相反的圆偏振重新组合时会产生一个线性偏振,相对于原始偏振方向旋转一定角度。旋转量与光穿过介质的距离和磁场强度成正比。因此 θ = VlB 。比例常数 V 称为维尔德常数。磁场强度为 B = πNI ,其中 N 是螺线管每单位长度的匝数,I 是通过螺线管的电流。
摘要:我们报道了通过近距离氮空位 (NV) 单自旋传感器对磁性绝缘体 Y 3 Fe 5 O 12 薄膜中具有宽波矢范围的磁振子进行光学检测。通过多磁振子散射过程,激发的磁振子在 NV 电子自旋共振频率下产生波动磁场,从而加速 NV 自旋的弛豫。通过测量 NV 中心发射的自旋相关光致发光的变化,可以光学访问波矢可变至 ∼ 5 × 10 7 m − 1 的磁振子,从而为揭示磁系统中潜在的自旋行为提供了另一种视角。我们的结果凸显了 NV 单自旋量子传感器在探索新兴自旋电子材料的纳米级自旋动力学方面提供的重大机遇。关键词:量子传感、氮空位磁力仪、自旋波、磁绝缘体