利用调制电子束与谐振腔表征并相干控制自旋量子比特

自旋量子比特的相干动力学与控制是量子技术的核心要求。在一组量子比特中对自旋量子比特进行相干控制的一个突出挑战在于，所施加磁场因其空间延展而对邻近量子比特的相干动力学产生破坏性影响。我们提出一种新颖方案，利用磁场表征这些量子系统的相干动力学并对其进行相干控制。我们的方案由一个包围目标量子系统的谐振腔，以及一束穿过该谐振腔并紧邻目标量子系统通过的调制电子束组成。通过求解 Lindblad 主方程得到系统动力学。为验证模型的可靠性，我们在钾原子、金刚石中的 $^{41}$K 与 NV$^-$ 中心上测试了该模型。结果表明，通过适当控制谐振腔与电子束的参数，可改善这些量子系统的相干与退相干速率。我们的模型有潜力用于表征各类基于自旋的量子系统，并实现用于量子计算的量子逻辑门。