論文の概要: Long-lived coherences in strongly interacting spin ensembles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.15444v1
• Date: Wed, 27 Sep 2023 07:16:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-28 14:53:15.540017
• Title: Long-lived coherences in strongly interacting spin ensembles
• Title（参考訳）: 強相互作用するスピンアンサンブルにおける長寿命コヒーレンス
• Authors: William K. Schenken, Simon A. Meynell, Francisco Machado, Bingtian Ye, Claire A. McLellan, Maxime Joos, V. V. Dobrovitski, Norman Y. Yao, Ania C. Bleszynski Jayich
• Abstract要約: 単純なカー・パーセル・マイボーム・ギル(CPMG)のようなパルスシーケンスを利用して、スピン量子ビットの大きなアンサンブルのコヒーレンスを高めることができる。 ダイヤモンド中の窒素空孔密度(NV)中心のアンサンブルに周期駆動を実装した。 CPMG配列の理想のπパルスから逸脱する回転オフセットは、名目上ゼロ回転オフセットでもコヒーレンスを維持する上で重要な役割を果たす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7528462379265576
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Periodic driving has emerged as a powerful tool to control, engineer, and characterize many-body quantum systems. However, the required pulse sequences are often complex, long, or require the ability to control the individual degrees of freedom. In this work, we study how a simple Carr-Purcell Meiboom-Gill (CPMG)-like pulse sequence can be leveraged to enhance the coherence of a large ensemble of spin qubits and serve as an important characterization tool. We implement the periodic drive on an ensemble of dense nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond and examine the effect of pulse rotation offset as a control parameter on the dynamics. We use a single diamond sample prepared with several spots of varying NV density, which, in turn, varies the NV-NV dipolar interaction strength. Counter-intuitively, we find that rotation offsets deviating from the ideal {\pi}-pulse in the CPMG sequence (often classified as pulse errors) play a critical role in preserving coherence even at nominally zero rotation offset. The cause of the coherence preservation is an emergent effective field that scales linearly with the magnitude of the rotation offset. In addition to extending coherence, we compare the rotation offset dependence of coherence to numerical simulations to measure the disorder and dipolar contributions to the Hamiltonian to quantitatively extract the densities of the constituent spin species within the diamond.
• Abstract（参考訳）: 周期駆動は多体量子システムを制御、設計、特徴付ける強力なツールとして登場した。 しかし、要求されるパルスシーケンスはしばしば複雑で長いか、あるいは個々の自由度を制御する能力を必要とする。 本研究では,単純なカルプルセルmeiboom-gill(cpmg)様のパルスシーケンスを用いて,スピン量子ビットの大きなアンサンブルのコヒーレンスを増強し,重要な評価ツールとして機能する方法について検討する。 ダイアモンド中の窒素空孔密度(NV)中心のアンサンブルに周期駆動を実装し, パルス回転オフセットがダイナミクスに及ぼす影響を制御パラメータとして検討した。 異なるNV密度のスポットを複数用意した単一のダイヤモンド試料を用いて、NV-NV双極子相互作用強度を変化させる。 反故意に、CPMGシーケンス(しばしばパルスエラーに分類される)における理想の {\pi}-パルスから逸脱する回転オフセットは、名目上ゼロの回転オフセットでもコヒーレンスを保存する上で重要な役割を果たす。 コヒーレンス保存の原因は、回転オフセットの大きさと線形にスケールする創発的な有効場である。 コヒーレンスの拡張に加えて、コヒーレンスの回転オフセット依存性を数値シミュレーションと比較し、ハミルトニアンに対する障害と双極子寄与を測定し、ダイヤモンド中の構成スピン種の密度を定量的に抽出する。

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