金刚石中本征长寿命自旋对的相干性与纠缠
量子物理
2023-06-16 v1
摘要
理解并保护单个量子系统的相干性是量子科学与技术中的核心挑战。过去几十年中，已开发出多种延长相干性的丰富方法。一种互补的思路是寻找天然存在、本征免受退相干保护的系统。在此，我们展示固体中成对的全同核自旋构成了本征长寿命量子系统。我们研究了金刚石中的三对碳-13 自旋，并利用其附近单个 NV 中心实现了对其量子态的高保真度测量。随后我们揭示，这些自旋对因三种现象的独特组合而对外部扰动具有鲁棒性：钟跃迁、无退相干子空间以及一种运动窄化变体。由此得到的不均匀退相位时间为 分钟，为迄今报道的单个可控量子比特中最长。最后，我们实现了完全控制，并通过投影宇称测量在两个自旋对量子比特间制备了纠缠态。这些长寿命量子比特广泛存在于金刚石及其他固体中，为量子传感、量子信息处理与量子网络提供了新机遇。
引用
@article{arxiv.2103.07961,
title = {Coherence and entanglement of inherently long-lived spin pairs in diamond},
author = {H. P. Bartling and M. H. Abobeih and B. Pingault and M. J. Degen and S. J. H. Loenen and C. E. Bradley and J. Randall and M. Markham and D. J. Twitchen and T. H. Taminiau},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.07961},
year = {2023}
}