量子点中与核自旋浴相互作用的双电子自旋纠缠动力学

我们研究了两个量子点中两个电子自旋的纠缠动力学，其中每个电子都与其核自旋环境相互作用。聚焦于非耦合量子点的情形，并从两量子比特的 Bell 态或 Werner 态出发，我们计算了由于与原子核的超精细相互作用导致的纠缠衰减。我们主要关注磁场区域，其中浴诱导的电子自旋翻转起作用，例如它们的存在导致初始化为 Bell 态的两个量子比特在有限时间内出现纠缠突然死亡。对于这些磁场，浴内偶极相互作用和超精细耦合的空间不均匀性在相干（及纠缠）衰减的时间尺度上是无关紧要的，大部分计算是使用精确超精细哈密顿量的均匀耦合近似进行的。我们全面概述了该机制下的纠缠衰减，既考虑了量子比特的自由演化，也考虑了对两个自旋同时施加 $\pi$ 脉冲的回波协议。所有当前与实验相关的浴状态均被考虑：热态、两个不相关浴的窄化态（其特征是 Overhauser 场某一分量的不确定性降低），以及具有明确定义的 Overhauser 场点间梯度 $z$ 分量的相关窄化态。虽然我们主要使用并发度来量化两个电子自旋混合态中的纠缠量，但我们也表明，其纠缠动力学可以从对当前与实验相关的纠缠见证的测量中重构，并展示了使用部分解纠缠态作为资源进行量子隐形传态的保真度。