論文の概要: Quantifying electron-nuclear spin entanglement dynamics in central-spin systems using one-tangles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.14004v1
• Date: Tue, 16 Dec 2025 01:53:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-17 16:49:26.542931
• Title: Quantifying electron-nuclear spin entanglement dynamics in central-spin systems using one-tangles
• Title（参考訳）: 1-三角形を用いた中心スピン系における電子核スピン絡み合いの量子化
• Authors: Isabela Gnasso, Khadija Sarguroh, Dorian Gangloff, Sophia E. Economou, Edwin Barnes,
• Abstract要約: ダイヤモンドとSiCの固体量子ドット、希土類イオン、色中心は、量子ネットワーク、コンピューティング、センシングアプリケーションへの候補として有望である。 ワンタングリングパワーは、ダイヤモンドやSiCの色中心と結合したスピン-1/2核のスパース系の絡み合いのダイナミクスを定量化するために用いられる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3918848543076061
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Optically-active solid-state systems such as self-assembled quantum dots, rare-earth ions, and color centers in diamond and SiC are promising candidates for quantum network, computing, and sensing applications. Although the nuclei in these systems naturally lead to electron spin decoherence, they can be repurposed, if they are controllable, as long-lived quantum memories. Prior work showed that a metric known as the one-tangling power can be used to quantify the entanglement dynamics of sparse systems of spin-1/2 nuclei coupled to color centers in diamond and SiC. Here, we generalize these findings to a wide range of electron-nuclear central-spin systems, including those with spin > 1/2 nuclei, such as in III-V quantum dots (QDs), rare-earth ions, and some color centers. Focusing on the example of an (In)GaAs QD, we offer a procedure for pinpointing physically realistic parameter regimes that yield maximal entanglement between the central electron and surrounding nuclei. We further harness knowledge of naturally-occurring degeneracies and the tunability of the system to generate maximal entanglement between target subsets of spins when the QD electron is subject to dynamical decoupling. We also leverage the one-tangling power as an exact and immediate method for computing QD electron spin dephasing times with and without the application of spin echo sequences, and use our analysis to identify coherence-sustaining conditions within the system.
• Abstract（参考訳）: 自己集合量子ドット、希土類イオン、ダイヤモンドとSiCにおける色中心などの光学活性固体系は、量子ネットワーク、計算、センシング用途の候補として有望である。 これらの系の核は自然に電子スピンのデコヒーレンスを引き起こすが、長寿命の量子記憶として制御可能であれば再利用することができる。 以前の研究では、一タングルパワーと呼ばれる計量が、ダイヤモンドやSiCの色中心と結合したスピン1/2核のスパース系の絡み合いのダイナミクスを定量化するために用いられることが示されていた。 ここでは、これらの知見を、III-V量子ドット(QD)や希土類イオン、いくつかの色中心など、スピン > 1/2 核を含む幅広い電子核中心スピン系に一般化する。 In)GaAs QD の例に着目して、中心電子と周囲の原子核の間の最大の絡み合いをもたらす物理的に現実的なパラメータをピンポイントする手順を提案する。 さらに、QD電子が動的デカップリングを受ける際に、自然に生じる縮退とシステムのチューニング可能性に関する知識を利用して、スピンのターゲット部分集合間の最大絡み合いを生成する。 また,このワンタングリングパワーを,スピンエコーシークエンスを適用しないQD電子スピン復号時間計算の正確かつ即時的手法として利用し,本解析を用いてシステム内のコヒーレンス持続条件を同定する。

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