量子计算的一个突出挑战是构建具有出色相干性和可靠的通用控制的量子装置[1 – 3]。为了获得良好的相干性,我们可以选择低耗散的物理系统(例如超导腔[4 – 6]和核自旋[7 – 10]),或者通过主动量子纠错进一步增强相干性[11,12]。当我们通过将中央系统与噪声环境更好地隔离来提高相干性时,处理存储在中央系统中的信息变得更加困难。为了控制几乎孤立的中央系统,我们通常会引入相对容易控制的辅助系统(例如,transmon 量子比特[13 – 15]和电子自旋[8,9]),但辅助系统通常比中央系统遭受更多的退相干,从而限制了辅助量子操作的保真度。因此,开发能够容忍辅助错误的量子控制协议至关重要。对于具有时间或空间相关性的噪声,我们可以使用动态解耦[16 – 18]或无退相干编码[19,20]技术来实现中央系统的抗噪声控制。当噪声没有相关性(例如马尔可夫噪声)时,我们需要主动量子纠错(QEC)来提取熵。对于量子比特系统,抑制辅助误差的一种常用策略是使用横向方法[1,21 – 26],但这可能需要花费大量的硬件开销并且不能提供通用控制[1],因此希望有一种硬件高效的方法来实现对辅助误差的容错操作[27 – 32]。与量子比特系统不同,每个玻色子模式都有一个大的希尔伯特空间,可以使用各种玻色子量子码来编码量子信息,正如最近的实验所证明的那样[11,33 – 35]。然而,没有简单的方法来划分玻色子
1 Krausz,F。&Ivanov,M。Attosecond Physics。修订版mod。物理。81,163,(2009)。 2 Corkum,P。&Krausz,F。Attosecond Science。 nat。 物理。 3,381-387,(2007)。 3 Nisoli,M。&Sansone,G。Attosecond Science的新边界。 prog。 量子。 电子。 33,17-59,(2009)。 4 Ghimire,S。等。 观察大量晶体中高阶谐波产生。 nat。 物理。 7,138-141,(2011)。 5 Cavalieri,A。L.等。 凝结物质中的光谱法。 自然449,1029-1032,(2007)。 6 Hassan,M。T.等。 光学脉冲并跟踪结合电子的非线性响应。 自然530,66-70,(2016年)。 7您,Y。S。等。 无定形固体中的高谐波产生。 自然通讯8,1-5,(2017)。 8 Paasch-Colberg,T。等。 半导体中电流的亚周期光控制:从多光子到隧道状态。 Optica 3,1358-1361,(2016)。 9 Koya,A。N.等。 超快等离子体学的进步。 应用物理评论10,(2023)。 10 Heide,C。等。 电子相干性和在石墨烯中电子光控制中的相干性。 Nano Letters 21,9403-9409,(2021)。 11 Lucchini,M。等。 通过attosecond Spectroscopicy揭示了局部激子的相互交织的原子和批量性质。 12 Tao,Z。等。81,163,(2009)。2 Corkum,P。&Krausz,F。Attosecond Science。 nat。 物理。 3,381-387,(2007)。 3 Nisoli,M。&Sansone,G。Attosecond Science的新边界。 prog。 量子。 电子。 33,17-59,(2009)。 4 Ghimire,S。等。 观察大量晶体中高阶谐波产生。 nat。 物理。 7,138-141,(2011)。 5 Cavalieri,A。L.等。 凝结物质中的光谱法。 自然449,1029-1032,(2007)。 6 Hassan,M。T.等。 光学脉冲并跟踪结合电子的非线性响应。 自然530,66-70,(2016年)。 7您,Y。S。等。 无定形固体中的高谐波产生。 自然通讯8,1-5,(2017)。 8 Paasch-Colberg,T。等。 半导体中电流的亚周期光控制:从多光子到隧道状态。 Optica 3,1358-1361,(2016)。 9 Koya,A。N.等。 超快等离子体学的进步。 应用物理评论10,(2023)。 10 Heide,C。等。 电子相干性和在石墨烯中电子光控制中的相干性。 Nano Letters 21,9403-9409,(2021)。 11 Lucchini,M。等。 通过attosecond Spectroscopicy揭示了局部激子的相互交织的原子和批量性质。 12 Tao,Z。等。2 Corkum,P。&Krausz,F。Attosecond Science。nat。物理。3,381-387,(2007)。 3 Nisoli,M。&Sansone,G。Attosecond Science的新边界。 prog。 量子。 电子。 33,17-59,(2009)。 4 Ghimire,S。等。 观察大量晶体中高阶谐波产生。 nat。 物理。 7,138-141,(2011)。 5 Cavalieri,A。L.等。 凝结物质中的光谱法。 自然449,1029-1032,(2007)。 6 Hassan,M。T.等。 光学脉冲并跟踪结合电子的非线性响应。 自然530,66-70,(2016年)。 7您,Y。S。等。 无定形固体中的高谐波产生。 自然通讯8,1-5,(2017)。 8 Paasch-Colberg,T。等。 半导体中电流的亚周期光控制:从多光子到隧道状态。 Optica 3,1358-1361,(2016)。 9 Koya,A。N.等。 超快等离子体学的进步。 应用物理评论10,(2023)。 10 Heide,C。等。 电子相干性和在石墨烯中电子光控制中的相干性。 Nano Letters 21,9403-9409,(2021)。 11 Lucchini,M。等。 通过attosecond Spectroscopicy揭示了局部激子的相互交织的原子和批量性质。 12 Tao,Z。等。3,381-387,(2007)。3 Nisoli,M。&Sansone,G。Attosecond Science的新边界。prog。量子。电子。33,17-59,(2009)。4 Ghimire,S。等。观察大量晶体中高阶谐波产生。nat。物理。7,138-141,(2011)。 5 Cavalieri,A。L.等。 凝结物质中的光谱法。 自然449,1029-1032,(2007)。 6 Hassan,M。T.等。 光学脉冲并跟踪结合电子的非线性响应。 自然530,66-70,(2016年)。 7您,Y。S。等。 无定形固体中的高谐波产生。 自然通讯8,1-5,(2017)。 8 Paasch-Colberg,T。等。 半导体中电流的亚周期光控制:从多光子到隧道状态。 Optica 3,1358-1361,(2016)。 9 Koya,A。N.等。 超快等离子体学的进步。 应用物理评论10,(2023)。 10 Heide,C。等。 电子相干性和在石墨烯中电子光控制中的相干性。 Nano Letters 21,9403-9409,(2021)。 11 Lucchini,M。等。 通过attosecond Spectroscopicy揭示了局部激子的相互交织的原子和批量性质。 12 Tao,Z。等。7,138-141,(2011)。5 Cavalieri,A。L.等。凝结物质中的光谱法。自然449,1029-1032,(2007)。6 Hassan,M。T.等。 光学脉冲并跟踪结合电子的非线性响应。 自然530,66-70,(2016年)。 7您,Y。S。等。 无定形固体中的高谐波产生。 自然通讯8,1-5,(2017)。 8 Paasch-Colberg,T。等。 半导体中电流的亚周期光控制:从多光子到隧道状态。 Optica 3,1358-1361,(2016)。 9 Koya,A。N.等。 超快等离子体学的进步。 应用物理评论10,(2023)。 10 Heide,C。等。 电子相干性和在石墨烯中电子光控制中的相干性。 Nano Letters 21,9403-9409,(2021)。 11 Lucchini,M。等。 通过attosecond Spectroscopicy揭示了局部激子的相互交织的原子和批量性质。 12 Tao,Z。等。6 Hassan,M。T.等。光学脉冲并跟踪结合电子的非线性响应。自然530,66-70,(2016年)。7您,Y。S。等。无定形固体中的高谐波产生。自然通讯8,1-5,(2017)。8 Paasch-Colberg,T。等。 半导体中电流的亚周期光控制:从多光子到隧道状态。 Optica 3,1358-1361,(2016)。 9 Koya,A。N.等。 超快等离子体学的进步。 应用物理评论10,(2023)。 10 Heide,C。等。 电子相干性和在石墨烯中电子光控制中的相干性。 Nano Letters 21,9403-9409,(2021)。 11 Lucchini,M。等。 通过attosecond Spectroscopicy揭示了局部激子的相互交织的原子和批量性质。 12 Tao,Z。等。8 Paasch-Colberg,T。等。半导体中电流的亚周期光控制:从多光子到隧道状态。Optica 3,1358-1361,(2016)。9 Koya,A。N.等。 超快等离子体学的进步。 应用物理评论10,(2023)。 10 Heide,C。等。 电子相干性和在石墨烯中电子光控制中的相干性。 Nano Letters 21,9403-9409,(2021)。 11 Lucchini,M。等。 通过attosecond Spectroscopicy揭示了局部激子的相互交织的原子和批量性质。 12 Tao,Z。等。9 Koya,A。N.等。超快等离子体学的进步。应用物理评论10,(2023)。10 Heide,C。等。 电子相干性和在石墨烯中电子光控制中的相干性。 Nano Letters 21,9403-9409,(2021)。 11 Lucchini,M。等。 通过attosecond Spectroscopicy揭示了局部激子的相互交织的原子和批量性质。 12 Tao,Z。等。10 Heide,C。等。电子相干性和在石墨烯中电子光控制中的相干性。Nano Letters 21,9403-9409,(2021)。11 Lucchini,M。等。 通过attosecond Spectroscopicy揭示了局部激子的相互交织的原子和批量性质。 12 Tao,Z。等。11 Lucchini,M。等。通过attosecond Spectroscopicy揭示了局部激子的相互交织的原子和批量性质。12 Tao,Z。等。12 Tao,Z。等。自然通信12,1021,(2021)。直接对固体光发射中ATTSENT最终寿命的时间域观察。科学353,62-67,(2016)。13 Lucchini,M。等。 在多晶钻石中的动态动力学Franz-keldysh效应。 科学353,916-919,(2016)。 14 Baudisch,M。等。 石墨烯中狄拉克费物的超快非线性光学响应。 自然通讯9,1018,(2018)。 15 Hui,D.,Alqattan,H.,Sennary,M.,Golubev,N。&Hassan,M。Attosecond Electron显微镜和衍射。 在印刷中,(2024)。13 Lucchini,M。等。在多晶钻石中的动态动力学Franz-keldysh效应。科学353,916-919,(2016)。14 Baudisch,M。等。石墨烯中狄拉克费物的超快非线性光学响应。自然通讯9,1018,(2018)。15 Hui,D.,Alqattan,H.,Sennary,M.,Golubev,N。&Hassan,M。Attosecond Electron显微镜和衍射。在印刷中,(2024)。
• 量子比特,量子位:数字位的模拟,用原子、光子、离子、电子、超导电路等的状态(例如自旋、极化、位置等)表示的信息单位,可以同时表示多个值,通常被描述为双态系统(例如,可以是 1 和 )而不是二进制数字的 1 或 0) • 转导:- 域之间量子态的高保真传输,例如,在不同模态、媒体频率、功能设备之间转换量子信号 • 量子隐形传态:将量子信息从一个地方传输到另一个地方(“飞行量子比特”的路径) • 相干性/退相干性:量子态极其脆弱,在保持高保真状态的同时进行通信具有挑战性
论文主要分析开放量子系统,即与周围环境交换能量和信息的系统。特别关注开放系统所遭受的退相干或量子相干性的丧失现象,这种现象由于相互作用而表现出来。我们深入探索了测量机制,其中还包括与周围环境的相互作用。退相干理论认为,所有现存的物理系统本质上都是量子的,特别是在宏观系统的情况下,由于信息在状态叠加中丢失,“经典性”从相互作用中产生。可以估计量子相干性丧失发生的时间尺度,并且可以看出,对于宏观系统而言,这发生得非常快。研究还表明,该过程是不可逆的,因为它会导致熵的增加。利用量子纠缠现象来处理相互作用。
异质和非同质 无 同质和非同质 激光沿 -------------- 方向发射光。 各种 1 2 无 1 激光辐射具有 --------------- 相干度。 低 高中 非常低 高 时间不相干性是光束的特性 ----------- 单一 多重 a 和 b 以上都不是 单一 时间相干性的另一个名称是 ----------- 相干性 横向 空间 纵向 以上都不是 纵向 ----------- 是光泵浦稀土激光系统的最佳例子 钙离子 铒离子 铀离子 钕离子 钕离子 发现荧光量子效率接近 -------- 零 小于 1 1 大于 1 1 光束强度降至中心值的 1/e 倍的点称为 ---------- 内边 半边 全边 外边 外边
我们研究了几何结构对热环境下自旋簇中量子相干性保存的影响。假设自旋间耦合较弱,我们探索了可以嵌入平面的各种缓冲网络配置。我们的研究结果表明,缓冲网络的连通性对于确定单个中心自旋中量子相干性的保存时间至关重要。具体而言,我们观察到,对于给定数量的缓冲自旋,最大平面图可产生最长的保存时间。有趣的是,我们的结果表明,保存时间并不会随着缓冲自旋数量的增加而持续增加。在我们的模拟中采用量子主方程,我们进一步证明由四自旋缓冲网络组成的四面体几何结构可提供对环境影响的最佳保护。
与量子传感器类似,量子计算机需要长时间保持量子相干性的物理介质。然而,量子计算的任务在需要大规模量子系统中需要量子相干性和纠缠方面进一步发展。实现空间中量子计算的目的,例如用于在远程空间站,在行星探险器上或在船上的自由飞行仪器中使用,似乎很遥远:我们还没有在地球上运行的大型量子计算机,因此很难预测何时在太空中运行。然而,量子传感和量子计算之间以及基于地面和空间的技术之间的技术协同作用,用于控制量子系统,我们已经可以呼吁进行研究和开发工作,从而可以在线启用量子信息处理器。
90095,美国 关键词:相干性作为逻辑变量;半导体胶体量子点;量子信息处理;二维电子光谱;李代数动力学;奇异值分解 *通讯作者:Raphael Levine,Raphy@mail.huji.ac.il
摘要:我们在此报告了对酞菁氧钒 (VOPc) 的磁弛豫和量子相干性的研究,VOPc 是一种多功能且易于处理的潜在分子自旋量子比特。通过一种基于交流 (AC) 磁化率测定法、连续波 (CW) 和脉冲电子顺磁共振 (EPR) 光谱相结合的新兴多技术方法,研究了纯态 VOPc ( 1 ) 及其在同结构抗磁性宿主 TiOPc 中的晶体分散体,这些 VOPc 的化学计量比不同,即 VOPc:TiOPc 1:10 ( 2 ) 和 1:1000 ( 3 )。交流磁化率测量表明,在高达 20 K 的温度下,弛豫速率呈线性增加,这与直接机制的预期一致,但在施加的静态场值(高达约 5 T)的很宽范围内, 仍然很慢。对 3 进行的脉冲 EPR 光谱实验表明,在室温下仍具有量子相干性,T m 在 300 K 时约为 1 s,这是迄今为止分子电子自旋量子比特获得的最高值。在室温下,在这种核自旋活性环境( 1 H 和 14 N 核)中也观察到了 2 的拉比振荡,这表明这种分子半导体中量子相干性的突出稳定性,可用于自旋电子器件。