Dekohärenz von spinverschränkten Triplettpaarzuständen im Festkörper: lokale vs. delokalisierte Schwingungen

Der Kontext : Wir sind im festen Zustand. Nach einer Photonenabsorption durch ein System mit einem Singulett-Grundzustand unterliegt das System der spin-konservierenden Spaltung eines Spin-Singulett-Exzitons in zwei Spin-Triplett-Exzitonen (Kontext siehe Der verschränkte Triplett-Paar-Zustand in Acen- und Heteroacen-Materialien ). Dieses Spin-Triplett-Paar breitet sich im Festkörper aus, der immer noch verwickelt ist. Das quantencomputerbezogene Ziel all dieser Operationen wäre es, die Verschränkung der beiden fliegenden Qubits auf zwei Positionen zu übertragen, die im Raum fixiert und auch gut vor Dekohärenz geschützt sind (energiearme Anregungen von Kernspins in einem paramagnetischen Ion). beispielsweise).

Das vorliegende Problem (2) und die Frage: Schließlich geht die Verschränkung zwischen den beiden Tripletts verloren, und außerdem finden die Tripletts unweigerlich einen Weg, sich in den Singulett-Grundzustand zurückzuziehen und Energie in Form von Photonen zu emittieren. Ich möchte berechnen, wie diese Prozesse durch Vibrationen beeinflusst werden. Ich gehe davon aus, dass die unabhängige Relaxation jedes der beiden Tripletts hauptsächlich unter Berücksichtigung lokaler Schwingungen berechnet werden kann, z. B. nach einem ähnlichen Verfahren wie dem hier verwendeten ( Bestimmung der wichtigsten lokalen Schwingungen bei der Relaxation von molekularen Spin-Qubits und Einzelmolekülmagneten ). Würde die Berechnung des Verschränkungsverlusts notwendigerweise mit delokalisierten Schwingungsmoden zusammenhängen, die gleichzeitig die lokale Umgebung beider Tripletts betreffen?

Lassen Sie mich eine Selbstlernerfahrung machen . Nach einigem Lesen meine kurze Antwort auf meine eigene Frage

Würde die Berechnung des Verschränkungsverlusts notwendigerweise mit delokalisierten Schwingungsmoden zusammenhängen, die gleichzeitig die lokale Umgebung beider Tripletts betreffen?

ist: wahrscheinlich ja, aber nicht unbedingt / primär .

Eine längere Antwort folgt. Mit einer früheren Vertrautheit mit Dekohärenz, aber nicht mit Entflechtung vertraut, war dieses Papier äußerst hilfreich: Verschränkungsverlust in molekularen Quantenpunkt-Qubits aufgrund von Wechselwirkungen mit der Umwelt (Enrique P. Blair et al., 2018, J. Phys.: Condens. Matter 30 (195602). Das physische Szenario ist nicht identisch, lässt jedoch einige wichtige Erkenntnisse zu:

• Wie die Kohärenz wird die Verschränkung standardmäßig aufrechterhalten , nicht durch einen Prozess, das heißt: Wir müssen nur nach Prozessen suchen, die sie explizit zerstören. Auf diese Weise erhält man bessere Zahlen für verschränkte Photonen im Vergleich zu Festkörper-Qubits. Siehe Was ist der maximale Abstand zwischen zwei verschränkten Qubits, der experimentell erreicht wurde?
• Betrachten wir ab dem obigen Punkt (und aus dem obigen Artikel) zunächst den Fall, in dem zwei Qubits weit genug sind, um eine Interaktion untereinander und auch eine Interaktion mit einer gemeinsamen Umgebung zu vermeiden. Für so isolierte Qubits, die nur die Dekohärenz berücksichtigen, werden wir die Entflechtung vollständig berücksichtigen .
• Verstrickung ist Exklusivität: Die Verstrickung zwischen zwei Parteien geht allmählich verloren, da sich diese Parteien immer mehr mit anderen Parteien verwickeln. Bei der Verschränkung zwischen zwei Qubits - wie bei der Kohärenz eines Qubits - sollte der Hauptfokus unserer Aufmerksamkeit darauf liegen, wie das Qubit mit seiner Umgebung interagiert. Im betrachteten Fall: mit dem Spinbad und dem Phononenbad. Dieselben Prozesse, die die Kohärenz zerstören, zerstören die Verschränkung im Wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit . Berechnen Sie für Details die Wiedergabetreue und / oder die Verwicklungszeugen.
• Wenn die beiden Qubits nicht perfekt voneinander isoliert sind, besteht eine Interaktion zwischen ihnen, die direkt oder über eine gemeinsame Umgebung erfolgen kann. In diesem Fall können die beiden Qubits eine kollektive Entwicklung erfahren, die nicht nur ihre individuelle Kohärenz beeinflusst, sondern auch ihre Verstrickung verändert. Dies ist, was die Frage stellt, und hier wäre die Antwort ein bedingtes Ja. Kollektive Schwingungsmodi, die beide Qubits betreffen, müssen berücksichtigt werden, da sie eine kollektive Evolution fördern, die Verschränkungen entweder erzeugen oder zerstören kann .