Higher order spin noise spectroscopy of coherently interacting quan- tum systems
相干相互作用量子系统的高阶自旋噪声光谱
基本信息
- 批准号:341960391
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2017
- 资助国家:德国
- 起止时间:2016-12-31 至 2021-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
We want to study coupled quantum mechanical systems by going beyond standard spin noise spectroscopy. Advancing spin noise spectroscopy beyond second order noise spectra opens up a new realm of possibilities including the distinction between homogenous and inhomogeneous broadening, proof of quantum coherence, and testing time-reversal invariance. We will lay a quantum mechanical theoretical foundation for second and higher order spin noise spectroscopy and perform measurements on suitable strongly coupled pairs of nuclear and electron spins in semiconductors (so-called hybrid nuclear qubits).We plan to(i) derive analytical expressions for higher order spin noise spectra from first principles in terms of quantum mechanical propagators using for the first time continuous quantum measurement theory. The full quantum mechanical theory is based on a stochastic version of the Lindblad master equation which includes damping and temperature.(ii) measure standard and higher order spin noise spectra of the In-donor electron in ZnO which is strongly coupled to the 9/2 indium nuclear spin.(iii) compare the spectra with theoretical spectra that we numerically obtain by master equation techniques published earlier by our group.Preliminary work shows that our theoretical approach recovers known expressions for the 2nd order power spectrum. In addition, the perturbation of the system by the measurement process appears naturally in the equations and can be used to quantify the trade-off between perturbation due to high probe beam intensities and increased measurement time for weak intensities.
我们想通过超越标准的自旋噪声光谱来研究耦合的量子力学系统。超越二阶噪声光谱的先进的自旋噪声光谱开辟了一个新的可能性领域,包括区分均匀展宽和非均匀展宽,证明量子相干性,以及测试时间反转不变性。我们将为二阶和高阶自旋噪声谱奠定量子力学理论基础,并对半导体中合适的强耦合核自旋和电子自旋对(所谓的混合核量子比特)进行测量。我们计划(I)首次利用连续量子测量理论,从量子力学传播子的第一性原理出发,推导出高阶自旋噪声谱的解析表达式。完整的量子力学理论是基于随机版本的Lindblad主方程,其中包含了阻尼和温度。(Ii)测量了与9/2铟核自旋强耦合的氧化锌中In施主电子的标准和高阶自旋噪声谱。(Iii)将这些谱与我们小组早些时候发表的主方程技术数值获得的理论谱进行了比较。初步工作表明,我们的理论方法恢复了已知的二阶功率谱表达式。此外,测量过程对系统的扰动自然地出现在方程中,可以用来量化由于高探测光束强度而引起的扰动和由于弱强度而增加的测量时间之间的权衡。
项目成果
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