实现快速量子逻辑门的氮空位中心自旋精确磁场调控
介观与纳米尺度物理
2015-12-09 v1 量子物理
摘要
金刚石中带负电的氮空位（nitrogen-vacancy, NV）中心自旋可用于实现量子计算并感知磁场。其自旋三重态由三个能级组成，标记为自旋z分量+1、0和-1。无外场时，由于零场分裂，+1和-1态简并且高于0态。通过取+1和-1态的对称与反对称叠加作为我们的量子比特基，我们将该三能级系统映射到有精确解析解的含时量子二能级系统，从而得到含时磁场下NV中心自旋的精确演化算符。利用我们包含三个能级的NV中心自旋精确演化算符，我们表明可从起始0态制备任意量子比特，并利用磁场实现这些量子比特的任意快速量子逻辑门。此外，我们阐明典型量子逻辑门可在几纳秒内完成，且保真度可非常高，因为该方法仅需控制磁场强度。这些结果应有助于利用金刚石中NV中心自旋系统实现量子计算并探索其他效应与应用。
引用
@article{arxiv.1509.07365,
title = {Exact magnetic field control of nitrogen-vacancy center spin for realizing fast quantum logic gates},
author = {Wen-Qi Fang and Bang-Gui Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.07365},
year = {2015}
}
备注
7 pages including 3 figures