强耦合固态自旋间有效偶极相互作用的缀饰态调控
量子物理
2023-05-03 v2
摘要
多体固态量子系统中自旋间的强相互作用是探索和应用非经典态的关键资源。特别是，金刚石系统中与缺陷相关的电子自旋是研究集体量子现象和量子技术应用的主要平台。尽管此类固态量子缺陷系统具有可扩展性和在常温条件下操作的优点，但它们面临的关键挑战是控制缺陷自旋之间的相互作用，因为缺陷在空间上固定于宿主晶格内，其相对位置在制备过程中无法很好控制。在这项工作中，我们提出一种缀饰态方法来调控固态自旋间的有效偶极耦合；随后利用金刚石中两个强耦合的氮空位（NV）中心在实验上演示了该方案。在 NV 自旋哈密顿量中包含 m = 0 与 1 态之间的 Rabi 驱动项，使我们能够开启、关闭或调节两个 NV 自旋间的有效偶极耦合。通过 Ramsey 谱，我们探测到由制备于不同缀饰态中的控制 NV 自旋所产生的有效偶极场的变化。为观察相互作用动力学的改变，我们随后通过两个处于不同缀饰态的 NV 自旋间的 Hartmann-Hahn 匹配条件部署了基于自旋锁的极化转移测量。我们进行的模拟表明，这一稳健方案有望用于控制强相互作用自旋系统中相互作用强度的分布，包括自旋系综中的相互作用强度均匀化，这可作为研究非平衡量子相和产生用于量子增强传感的高保真多自旋关联态的有价值工具。
引用
@article{arxiv.2203.07610,
title = {Dressed-state control of effective dipolar interaction between strongly-coupled solid-state spins},
author = {Junghyun Lee and Mamiko Tatsuta and Andrew Xu and Erik Bauch and Mark J. H. Ku and Ronald. L. Walsworth},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.07610},
year = {2023}
}