論文の概要: Emergent Decoherence Dynamics in Doubly Disordered Spin Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.07785v1
• Date: Wed, 12 Nov 2025 01:18:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-12 20:17:03.475566
• Title: Emergent Decoherence Dynamics in Doubly Disordered Spin Networks
• Title（参考訳）: 二重障害スピンネットワークにおける創発的デコヒーレンスダイナミクス
• Authors: Cooper M. Selco, Christian Bengs, Chaitali Shah, Zhuorui Zhang, Ashok Ajoy,
• Abstract要約: 電子-核スピンネットワークの2つの乱れにおける核分極の創発的脱コヒーレンス法則について検討する。 一般的に有害と見なされる障害は、ここでは保護的であり、孤立した無電子クラスターを発生させることが証明されている。 これらの知見は、デコヒーレンス経路を操作するための顕微鏡的枠組みを確立し、長期間の量子記憶とセンサーを実現するための新しい設計原則として、エンジニアリングされた障害を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.20034473361196606
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Elucidating the emergence of irreversible macroscopic laws from reversible quantum many-body dynamics is a question of broad importance across all quantum science. Many-body decoherence plays a key role in this transition, yet connecting microscopic dynamics to emergent macroscopic behavior remains challenging. Here, in a doubly disordered electron-nuclear spin network, we uncover an emergent decoherence law for nuclear polarization, $e^{-\sqrt{R_{p}t}}e^{-R_{d}t}$, that is robust across broad parameter regimes. We trace its microscopic origins to two interdependent decoherence channels: long-range interactions mediated by the electron network and spin transport within the nuclear network exhibiting anomalous, sub-diffusive dynamics. We demonstrate the capacity to control--and even eliminate--either channel individually through a combination of Floquet engineering and (optical) environment modulation. We find that disorder, typically viewed as detrimental, here proves protective, generating isolated electron-free clusters that localize polarization and prolong coherence lifetimes. These findings establish a microscopic framework for manipulating decoherence pathways and suggests engineered disorder as a new design principle for realizing long-lived quantum memories and sensors.
• Abstract（参考訳）: 可逆な量子多体力学から不可逆なマクロ法則の出現を解明することは、全ての量子科学において広く重要であるという問題である。 この遷移において、多体のデコヒーレンスは重要な役割を担っているが、顕微鏡力学と創発的なマクロな振る舞いを結びつけることは依然として困難である。 ここでは、二重に乱れた電子-核スピンネットワークにおいて、核分極に対する創発的非コヒーレンス法則、$e^{-\sqrt{R_{p}t}}e^{-R_{d}t}$を発見し、広いパラメータ系にわたって堅牢である。 我々は、その微視的起源を、2つの相互依存的なデコヒーレンスチャネル、すなわち、電子ネットワークによって媒介される長距離相互作用と、異常な部分拡散力学を示す核ネットワーク内のスピン輸送に遡る。 Floquetエンジニアリングと(光学)環境変調を組み合わせたチャネルを個別に制御し、除去する能力を示す。 ここでは、偏光と長いコヒーレンス寿命を局所化する孤立した無電子クラスターを発生させ、保護を証明している。 これらの知見は、デコヒーレンス経路を操作するための顕微鏡的枠組みを確立し、長期間の量子記憶とセンサーを実現するための新しい設計原則として、エンジニアリングされた障害を提案する。

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