論文の概要: Quadrature-Symmetric PulsePol for Robust Quantum Control Beyond the Ideal Pulse Approximation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.04789v1
• Date: Mon, 06 Apr 2026 15:57:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-07 15:49:19.265491
• Title: Quadrature-Symmetric PulsePol for Robust Quantum Control Beyond the Ideal Pulse Approximation
• Title（参考訳）: 理想的なパルス近似を超えたロバスト量子制御のための四次元パルスプール
• Authors: Mayur Jhamnani, Venkata SubbaRao Redrouthu, Jose P. Carvalho, Ethan Feldman, Anders B. Nielsen, Phani Kumar, Niels Chr. Nielsen, P. K. Madhu, Asif Equbal,
• Abstract要約: PulsePol はエレガントに設計されたパルスシーケンスベースの量子制御方式である。 我々はPulsePolを有限パルス制約下で再検討し、その性能が有限パルス効果により著しく低下することを示した。 我々は、固体中の核スピンのバルク超分極のための実用的で信頼性の高いスキームとしてQ-PulsePolを確立する。
• 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: PulsePol is an elegantly designed pulse-sequence-based quantum control scheme that enables polarization transfer between electron and nuclear spins, for example, in nitrogen-vacancy (NV) centers. However, previous analyses of PulsePol assumed very strong, near-ideal, instantaneous microwave pulses, which is rarely achievable at higher magnetic fields. We revisit the PulsePol scheme under finite-pulse constraints and show that its performance significantly degrades due to finite-pulse effects. Using bimodal Floquet theory, we identify the symmetry-breaking mechanism responsible for this deterioration in fidelity. By phase adjustment, we reestablish the proper symmetry of the interaction-frame spin Hamiltonian, leading to a sequence called Q-PulsePol, where "Q" reflects the restored quadrature symmetry. Our results demonstrate robustness to finite-pulse effects and improved polarization transfer efficiency, establishing Q-PulsePol as a practical and reliable scheme for bulk hyperpolarization of nuclear spins in solids using a single-mode (zero-quantum or double-quantum) transfer. This work bridges idealized quantum control with realistic pulse engineering, establishing design rules for spin-based quantum control protocols.
• Abstract（参考訳）: PulsePolは、例えば窒素空孔(NV)中心における電子と核スピン間の分極移動を可能にする、エレガントに設計されたパルスシーケンスベースの量子制御スキームである。 しかし、PulsePolの以前の分析では、非常に強く、ほぼ理想的、即時的なマイクロ波パルスを仮定しており、高い磁場で達成されることはめったにない。 我々は,有限パルス制約下でのPulsePol方式を再検討し,その性能が有限パルス効果により著しく低下することを示す。 バイモーダルフロケ理論を用いて、この忠実性の劣化の原因となる対称性破壊機構を同定する。 位相調整により、相互作用フレームのスピンハミルトニアンの固有対称性を再確立し、「Q」が回復した二次対称性を反映する Q-PulsePol と呼ばれる系列へと導かれる。 その結果, 有限パルス効果に対するロバスト性を示し, 偏極効率を向上し, Q-PulsePolを単一モード (ゼロ量子またはダブル量子) 移動を用いた固体中の核スピンのバルク超分極のための実用的で信頼性の高いスキームとして確立した。 この研究は、理想化された量子制御と現実的なパルス工学を橋渡しし、スピンベースの量子制御プロトコルの設計規則を確立する。

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