Декогеренция спин-запутанных состояний триплетных пар в твердом состоянии: локальные и делокализованные колебания

Контекст : мы находимся в твердом состоянии. После поглощения фотонов системой с основным синглетным состоянием система подвергается спин-сохраняющему расщеплению одного спинового синглетного экситона на два спиновых триплетных экситона (для контекста см. Состояние перепутанной триплетной пары в материалах ацетена и гетероацена ). Эти спиновые триплетные пары распространяются в твердом теле, все еще запутавшись. Целью всех этих операций, связанных с квантовыми вычислениями, было бы перенести запутывание двух летающих кубитов в два положения, которые фиксированы в пространстве и также хорошо защищены от декогеренции (низкоэнергетические возбуждения ядерных спинов в парамагнитном ионе, например).

Проблема под рукой (2) и вопрос: в конце концов, запутанность между двумя триплетами теряется, и, кроме того, триплеты неизбежно находят способ расслабиться обратно в основное состояние синглета, излучая энергию в виде фотонов. Я хотел бы рассчитать, как эти процессы влияют на вибрации. Я предполагаю, что независимая релаксация каждого из двух триплетов может быть рассчитана, главным образом, с учетом локальных колебаний, например, следуя процедуре, аналогичной той, которую мы использовали здесь ( Определение ключевых локальных колебаний при релаксации молекулярных спиновых кубитов и одномолекулярных магнитов ). Будет ли расчет потери запутанности быть обязательно связан с делокализованными колебательными модами, которые одновременно включают локальное окружение обоих триплетов?

Позвольте мне пойти на опыт самообучения . После некоторого чтения мой короткий ответ на мой собственный вопрос

Будет ли расчет потери запутанности быть обязательно связан с делокализованными колебательными модами, которые одновременно включают локальное окружение обоих триплетов?

есть: наверное да, но не обязательно / в первую очередь .

Более длинный ответ следует. С предыдущим знакомством с декогеренцией, но не знаком с распутыванием, эта статья была чрезвычайно полезна: потеря запутанности в кубитах молекулярных квантовых точек из-за взаимодействия с окружающей средой (Энрике П. Блер и др., 2018, J. Phys .: Condens. Matter 30, 195602). Физический сценарий не идентичен, но учитывает несколько ключевых моментов:

• Как и связность, запутывание поддерживается по умолчанию , а не процессом, то есть: нам нужно только искать процессы, явно уничтожающие его. Вот почему можно получить лучшие числа для запутанных фотонов по сравнению с кубитами в твердом состоянии, см. Какое максимальное расстояние между двумя запутанными кубитами было достигнуто экспериментально?
• Исходя из вышеизложенного (и из статьи выше), давайте сначала рассмотрим случай, когда два кубита достаточно далеко, чтобы избежать взаимодействия друг с другом, а также чтобы избежать взаимодействия с общей средой. Для изолированных таким образом кубитов, просто учитывая декогеренцию, мы полностью учтем распутывание .
• Запутывание - исключительность: запутанность между двумя сторонами постепенно теряется, поскольку эти стороны все больше запутываются с другими сторонами. Итак, при запутывании между двумя кубитами - как с когерентностью одного кубита - главное внимание должно быть сосредоточено на том, как кубит взаимодействует с окружающей средой. В рассматриваемом случае: с спиновой и фононной ваннами. Те же самые процессы, которые разрушают согласованность, разрушают запутанность, по существу, с той же скоростью . Для получения подробной информации, рассчитайте верность и / или запутанность свидетелей.
• Если два кубита не полностью изолированы друг от друга, между ними существует взаимодействие, которое может быть прямым или через общую среду. В этом случае два кубита могут испытывать коллективную эволюцию, которая, помимо влияния на их индивидуальную согласованность, также изменяет их запутанность. Это то, что задает вопрос, и здесь ответ будет условным да. Коллективные колебательные моды, влияющие на оба кубита, должны быть рассмотрены, поскольку они способствуют коллективной эволюции, которая может создавать или разрушать запутывание .