論文の概要: Mitigating decoherence in molecular spin qudits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.06057v1
• Date: Tue, 08 Apr 2025 14:00:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-09 13:29:20.921503
• Title: Mitigating decoherence in molecular spin qudits
• Title（参考訳）: 分子スピン四重項における緩和脱コヒーレンス
• Authors: Leonardo Ratini, Giacomo Sansone, Elena Garlatti, Francesco Petiziol, Stefano Carretta, Paolo Santini,
• Abstract要約: スピン-エチョ配列下での分子クアディットの純脱落特性を解析した。 まず、時間とともにコヒーレンスが崩壊するのを防ぐために必要かつ十分な条件を示す。 そして、最適化されたナノマグネットの提案を進め、量子技術のためのロバストなクォーディット工学の鍵となる材料を同定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.758677526101969
• License:
• Abstract: Molecular nanomagnets are quantum spin systems potentially serving as qudits for future quantum technologies thanks to their many accessible low-energy states. At low temperatures, the primary source of error in these systems is pure dephasing, caused by their interactions with the bath of surrounding nuclear spins degrees of freedom. Most importantly, as the system's dimensionality grows going from qubits to qudits, the control and mitigation of decoherence becomes more challenging. Here we analyze the characteristics of pure dephasing in molecular qudits under spin-echo sequences. We use a realistic description of their interaction with the bath, whose non-Markovian dynamics is accurately computed by the cluster correlation expansion technique. First, we demonstrate a necessary and sufficient condition to prevent the decay of coherence with time, also introducing a parameter to quantify the deviation from such ideal condition. We illustrate this with two paradigmatic systems: a single giant spin and a composite antiferromagnetic spin system. We then advance a proposal for optimized nanomagnets, identifying key ingredients for engineering robust qudits for quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 分子ナノマグネット(英: molecular nanomagnets)は、多くの低エネルギー状態によって将来の量子技術のクエードとして機能する量子スピン系である。 低温では、これらの系におけるエラーの主な原因は、周囲の核スピンの浴槽との相互作用によって引き起こされる、純粋に嫌悪である。 最も重要なことは、システムの次元がキュービットからキュービットへと増加するにつれて、デコヒーレンスの制御と緩和がより困難になることである。 ここでは, スピン-エチョ配列下での分子クアディットの純脱落特性を解析する。 非マルコフ力学をクラスタ相関展開法により正確に計算した浴槽との相互作用を現実的に記述する。 まず、時間とともにコヒーレンスが崩壊するのを防ぐための必要十分条件を示し、また、そのような理想的な条件からの偏差を定量化するためのパラメータを導入する。 これを、単一の巨大スピンと複合反強磁性スピンシステムという、2つのパラダイムシステムで説明する。 次に、最適化されたナノマグネットの提案を進め、量子技術のためのロバストな量子ビットを設計するための重要な要素を同定する。

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