論文の概要: Balancing coherent and dissipative dynamics in a central-spin system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.08023v2
- Date: Wed, 15 Jul 2020 15:31:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-20 01:11:37.177288
- Title: Balancing coherent and dissipative dynamics in a central-spin system
- Title（参考訳）: 中心スピン系におけるコヒーレントと散逸ダイナミクスのバランス
- Authors: A. Ricottone, Y.N. Fang, and W. A. Coish
- Abstract要約: 本研究では, 中心スピン-1/2がアシラスピンとコヒーレントに結合し, 発散スピン緩和を行うユビキタス中心スピン系について検討した。
発散速度の観点からは, 定常時間に対する正確な解析式が得られ, 発散速度の最適値において, 最小の(最適)定常時間が得られる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The average time required for an open quantum system to reach a steady state
(the steady-state time) is generally determined through a competition of
coherent and incoherent (dissipative) dynamics. Here, we study this competition
for a ubiquitous central-spin system, corresponding to a `central' spin-1/2
coherently coupled to ancilla spins and undergoing dissipative spin relaxation.
The ancilla system can describe $N$ spins-1/2 or, equivalently, a single large
spin of length $I=N/2$. We find exact analytical expressions for the
steady-state time in terms of the dissipation rate, resulting in a minimal
(optimal) steady-state time at an optimal value of the dissipation rate,
according to a universal curve. Due to a collective-enhancement effect, the
optimized steady-state time grows only logarithmically with increasing $N=2I$,
demonstrating that the system size can be grown substantially with only a
moderate cost in steady-state time. This work has direct applications to the
rapid initialization of spin qubits in quantum dots or bound to donor
impurities, to dynamic nuclear-spin polarization protocols, and may provide key
intuition for the benefits of error-correction protocols in quantum annealing.
- Abstract（参考訳）: 開放量子系が定常状態(定常時間)に達するのに必要な平均時間は、一般にコヒーレントで非一貫性な(散逸的な)ダイナミクスの競合によって決定される。
そこで本研究では, 中心スピン1/2をアンシラスピンとコヒーレントに結合し, 散逸スピン緩和を行うユビキタス中心スピン系の競争について検討する。
ancillaシステムでは、$n$ spins-1/2、または、長さ$i=n/2$の1つの大きなスピンを記述することができる。
散逸率の観点からの定常時間についての正確な解析式を見いだし、普遍曲線に従って散逸率の最適値の最小(最適)定常時間を生成する。
集団拡大効果により、最適化された定常状態時間は、N=2I$の増加とともに対数的にのみ増加し、定常状態の時間においてある程度のコストでシステムサイズが実質的に成長できることを示す。
この研究は量子ドット内のスピン量子ビットの高速初期化やドナー不純物への結合、動的核スピン偏極プロトコルに直接応用され、量子アニーリングにおける誤り訂正プロトコルの利点の鍵となる直観を与える。
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