摘要:使用簇关联展开 (CCE) 方法计算了 45 种不同二维主体材料中 69 个三重态缺陷中心的自旋相干时间,其中自旋哈密顿量参数来自密度泛函理论 (DFT)。发现几个三重态表现出非常大的自旋相干时间,这使得它们对量子信息处理很有吸引力。系统地研究了自旋相干时间对各种因素的依赖性,包括超精细耦合强度、偶极-偶极耦合和核 g 因子。分析表明,自旋相干时间对缺陷中心的原子细节不敏感,而是由主体材料的核自旋特性决定的。然后使用符号回归推导出自旋相干时间的简单表达式,该表达式在回归模型未发现的 55 个双重态缺陷测试集上进行了验证。简单的表达式允许对自旋相干时间进行数量级估计,而无需昂贵的第一原理计算。
含有带负电的氮空位中心 (NV − ) 的纳米金刚石可用作生物材料中的局部传感器,并已被提议作为探测空间叠加的宏观极限和引力的量子性质的平台。这些应用的一个关键要求是获得含有 NV − 并具有长自旋相干时间的纳米金刚石。与蚀刻柱不同,使用研磨来制造纳米金刚石可以一次处理块状材料的整个 3D 体积,但到目前为止,NV − 自旋相干时间有限。在这里,我们使用通过 Si 3 N 4 球磨化学气相沉积生长的块状金刚石生产的天然同位素丰度纳米金刚石,平均单一替代氮浓度为 121 ppb。我们表明,这些纳米金刚石中 NV − 中心的电子自旋相干时间在室温下在动态解耦的情况下可以超过 400 µ s。扫描电子显微镜提供了含有 NV − 的特定纳米金刚石的图像,并测量了其自旋相干时间。
在室温下,在磷掺杂的N型钻石中实现了氮呈(NV)中心的最长自旋相干时间。然而,难以控制杂质掺入和化学蒸气沉积(CVD)技术在N型钻石的生长中的问题。在本研究中,使用TERT-叔丁基氨基的N-型钻石样品由CVD合成,叔丁基磷酸的毒性比磷酸少得多。发现氮的无意掺入被逐渐增加H 2和CH 4的气体流速抑制。发现自旋相干时间(t 2)随氮浓度的降低而增加,这表明氮浓度限制了T 2的长度。在氮浓度最低的样品中,t 2增加到1.62±0.10 ms。光学检测到的磁共振光谱表明,所有隔离的NV中心都沿[111]方向对齐。HALL测量结果证实了在不同生长条件下预先处理的三个测量样品中的N型传导。室温下最高测量的霍尔移动性为422 cm 2 /(v s)。这项研究提供了适当的CVD条件,可用于生长掺杂磷的N型钻石,并具有完美比对的NV中心,表现出长旋转相干时间,这对于生产量子钻石设备很重要。
微秒相干时间在供体的自旋动力学计算中预测 - 受体电子旋转对PÞA 1A在光系统I(PSI)的光激发后创建。研究了由于各向异性蛋白环境对预测的相干时间T m而引起的核自旋扩散(NSD)的影响。紧密定位的对位于电子旋转的位置5 - 8°A的质子的三元组和三元质子显示为在很大程度上控制T m。对PSI晶体结构的了解允许进行自旋动力学计算,其中去除或替换了特定的辅助因子和氨基酸残基,并且鉴定了控制电子脱碳的各向异性环境特征。最后,我们表明单独的NSD无法解释> 3个较短的实验观察到的相干时间,并暗示关键蛋白质位点的甲基可能解释了这种差异。
YSO Er 3+ 1536 17000 0.06 [33] NA,不可用;ZPL,零声子线;DWF,德拜-沃勒因子;kcps,每秒千计数;T 2 ,电子自旋相干时间;ODMR,光学检测磁共振。a 对比度是用脉冲 ODMR 获得的。对于 3C-SiC 和 4H-SiC 中的 VV 0 在内的单色心,单一操作都是在低温下实现的。因此,T 2 和 ODMR 对比度的数据是在低温下提取的。对于 6H-SiC 中的 VV 0 ,相干时间和 ODMR 对比度对应于室温集合 VV 0 。b 对于 GaN 中的 Cr 4+,数据是在低温下获得的集合缺陷。引用的饱和单光子发射计数率与未积分到任何纳米结构中的发射有关。
量子位或量子位定义为量子系统的两个状态[1],用于存储和处理量子信息,以类似地与位置在日常,标准,计算机中存储和处理信息的方式。尽管量子计算机比其经典尺度上具有许多优势,但我们仍然无法控制将噪声引入系统的各种机制,以利用较大量子阵列的完整功能。噪声可以降低量子的相干时间,这是量子量子在不可逆转地丢失信息之前保持一定状态的时间。目前,具有量子机械自由度的宏观超导电路是错误耐受量子计算的领先候选者。我们将这些简单地称为超导量子。尽管有数十年的先前工作的其他体系结构,例如原子钟,是由于易于制造(半导体处理),控制(利用雷达/无线技术)以及商业低温系统中突破性的操作而引起的。 尽管自1980年代首次亮相以来,电子连贯时间的相干时间超过六个数量级,并且对竞争的上述优势,但非平衡准粒子(QPS)(第4页)和两级系统(TLS)(TLS)>>/div>>/div>>/div>>/div>>/div>>/div>>/div>>是由于易于制造(半导体处理),控制(利用雷达/无线技术)以及商业低温系统中突破性的操作而引起的。尽管自1980年代首次亮相以来,电子连贯时间的相干时间超过六个数量级,并且对竞争的上述优势,但非平衡准粒子(QPS)(第4页)和两级系统(TLS)(TLS)
量子比特相干时间是离子阱量子网络节点中的关键参数。然而,用于将量子比特编码为离子的状态之间的能量差波动可能是退相干的重要来源。为了增加任意单量子比特状态的相干时间,可以将状态编码为由两个物理量子比特的联合状态形成的无退相干子空间 (DFS),在我们的例子中,这两个物理量子比特是两个共同捕获的离子。因此,离子量子比特的相干性被动地受到保护,免受对两个物理量子比特产生同等影响的波动的影响。这篇硕士论文介绍了在我们的实验装置中实现无退相干量子存储器的实验结果。为了实现量子存储器,需要一个受控非门 (CNOT)。为了实现 CNOT 门,我们实验装置中的本机门被扩展以完成一组通用量子门。在这篇硕士论文之前,多离子串和纠缠门内的离子量子比特全局旋转已经可用。为了完成一组通用的量子门,将单离子聚焦相位旋转添加到本机门中。然后使用 CNOT 门从双量子比特 DFS 存储和检索单量子比特状态。在 DFS 中存储和检索量子比特的过程完全由量子过程层析成像表征,存储时间为 500 毫秒,过程保真度为 94(6)%。与我们之前在离子阱系统中实现的相比,使用 DFS 编码可以将量子比特的相干时间提高至少一个数量级。