利用最优动力学解耦保持固态系统中电子自旋相干性

作     者：杜江峰 Du Jiangfeng

作者机构：中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室(筹)合肥230026 

出 版 物：《中国基础科学》 (China Basic Science)

年 卷 期：2010年第12卷第5期

页      面：8-11页

学科分类：07[理学] 070201[理学-理论物理] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金 国家973计划项目(2007CB925200) 香港GRF计划(CUHK401906 CUHK402209)~~ 

主　　题：自旋 退相干 动力学解耦 电子顺磁共振 

摘      要：将量子力学和计算机科学结合并实现量子计算是人类的一大梦想,而实现这一梦想的关键挑战之一就是如何解决量子体系的退相干问题。如何在一个真实物理体系中保持量子相干,减小环境带来的退相干影响是量子信息和量子操控研究的基本前提和首要任务。近年来,一种被称为动力学解耦的有效对抗退相干效应的策略被提了出来,它是通过一串精心设计的微波脉冲序列来反复翻转电子自旋,从而有效地消去电子自旋与环境中核自旋之间的耦合,保护电子自旋的量子相干性。动力学解耦另外一个突出优势就是它可以很自然地与其它要实现的功能集成起来,如实现高精度的量子逻辑门。由于自旋反转难免会有错误发生,为达到最优效果,最近理论物理学家提出了所需脉冲数目最小化的最优动力学解耦序列和方案。然而在真实固体体系中,最优动力学解耦的可行性和有效性尚未得到实验验证。本研究通过选择合适的固体量子体系,利用精巧的脉冲控制(最优动力学解耦序列),使体系中环境对电子量子比特的不利影响被降到最小,从而大大减少量子体系中量子信息的流失,证明了这一技术的有效性,并成功厘清各种退相干机制在此类固体体系中的影响。