低控制且鲁棒的量子冰箱及金刚石中电子自旋的应用
量子物理
2018-05-01 v3
摘要
我们提出了一种用于热量子比特的低控制制冷与测温的通用协议，该协议可以使用金刚石中的电子自旋来实现。制冷由一个探针实现，该探针由相互作用的自旋网络组成。该协议包含两个操作： 探针的自由演化； 探针中的一个自旋与我们希望冷却的热量子比特之间的交换门。我们证明，如果探针的初态处于合适的范围内，且探针的自由演化既是幺正的又能在 方向守恒激发，那么制冷协议将总是成功的，其效率取决于自旋退相位率和交换门保真度。此外，在探针冷却了许多量子比特后对其进行测量，可以估计它们的温度。我们提供了一个具体的例子，其中探针是海森堡自旋链，并建议使用金刚石中的电子自旋进行物理实现。这里探针由氮空位（NV）中心组成，而热量子比特是暗自旋。通过使用一种新颖的脉冲序列，可以使 NV 中心链按照海森堡哈密顿量演化。该方案允许一系列应用，例如对保存在样品暗点处的光敏分子进行基于 NV 的核磁共振，并为研究量子热力学、环境辅助传感和多体物理开辟了可能性。
引用
@article{arxiv.1702.06141,
title = {Low-control and robust quantum refrigerator and applications with electronic spins in diamond},
author = {M. Hamed Mohammady and Hyeongrak Choi and Matthew E. Trusheim and Abolfazl Bayat and Dirk Englund and Yasser Omar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.06141},
year = {2018}
}