Decoerenza di stati di coppie di terzine spin-entangled allo stato solido: vibrazioni locali vs vibrazioni delocalizzate

Il contesto : siamo allo stato solido. Dopo l'assorbimento di un fotone da parte di un sistema con uno stato fondamentale di singoletto, il sistema subisce la fissione conservatrice di spin di un eccitone di singoletto di spin in due eccitoni di tripletto di spin (per il contesto, vedere Lo stato di coppia di tripletti intrecciati in materiali aceni ed eteroaceni ). Questa coppia di triplette di spin si propaga nel solido, ancora impigliata. L'obiettivo relativo al calcolo quantistico di tutta questa operazione sarebbe quello di trasferire l'entanglement dei due qubit volanti in due posizioni che sono fissate nello spazio e sono anche ben protette dalla decoerenza (eccitazioni a bassa energia degli spin nucleari in uno ione paramagnetico, per esempio).

Il problema a portata di mano (2) e la domanda: Alla fine, l'entanglement tra le due terzine viene perso, e inoltre inevitabilmente le terzine trovano un modo per rilassarsi allo stato fondamentale del singoletto, emettendo energia sotto forma di fotoni. Vorrei calcolare come questi processi sono influenzati dalle vibrazioni. Suppongo che il rilassamento indipendente di ciascuna delle due terzine possa essere calcolato principalmente considerando le vibrazioni locali, ad esempio seguendo una procedura simile a quella che abbiamo impiegato qui ( Determinazione delle vibrazioni locali chiave nel rilassamento dei qubit di spin molecolari e dei magneti a singola molecola ). Il calcolo della perdita di entanglement sarebbe necessariamente correlato alle modalità vibrazionali delocalizzate che coinvolgono simultaneamente l'ambiente locale di entrambe le terzine?

Lasciami andare per un'esperienza autodidatta . Dopo qualche lettura, la mia breve risposta alla mia domanda

Il calcolo della perdita di entanglement sarebbe necessariamente correlato alle modalità vibrazionali delocalizzate che coinvolgono simultaneamente l'ambiente locale di entrambe le terzine?

è: probabilmente sì, ma non necessariamente / principalmente .

Segue una risposta più lunga. Con una precedente familiarità con la decoerenza ma non la familiarità con il disordine, questo articolo è stato estremamente utile: perdita di entanglement nei qubit molecolari a punto quantico dovuta all'interazione con l'ambiente (Enrique P Blair et al, 2018, J. Phys .: Condens. Matter , 30, 195602). Lo scenario fisico non è identico, ma consente alcune informazioni chiave:

• Come la coerenza, l' entanglement viene mantenuto per impostazione predefinita , non tramite un processo, vale a dire: dobbiamo solo cercare processi che lo distruggano esplicitamente. Questo è il motivo per cui si ottengono numeri migliori per i fotoni aggrovigliati rispetto ai qubit a stato solido, vedere Qual è la massima separazione tra due qubit aggrovigliati che è stata raggiunta sperimentalmente?
• Dal punto sopra (e dal documento sopra), consideriamo prima il caso in cui due qubit sono abbastanza lontani per evitare l'interazione reciproca e anche per evitare l'interazione con un ambiente comune. Per qubit così isolati, semplicemente tenendo conto della decoerenza, terremo pienamente conto del disordine .
• L'entanglement è esclusività: l'entanglement tra due parti si perde gradualmente poiché queste parti si intrecciano sempre più con altre parti. Quindi, con l'entanglement tra due qubit, come con la coerenza di un qubit, il focus principale della nostra attenzione dovrebbe essere il modo in cui il qubit interagisce con il suo ambiente. Nel caso in esame: con il bagno di spin e il bagno di fononi. Gli stessi processi che distruggono la coerenza distruggeranno l'entanglement, essenzialmente alla stessa velocità . Per i dettagli, calcolare fedeltà e / o testimoni di entanglement.
• Se i due qubit non sono perfettamente isolati l'uno dall'altro, esiste un'interazione tra loro, che può essere diretta o tramite un ambiente comune. In tal caso, i due qubit possono sperimentare un'evoluzione collettiva che, oltre a influire sulla loro coerenza individuale, altera anche il loro intreccio. Questo è ciò che si pone la domanda, e qui la risposta sarebbe un condizionale sì. È necessario prendere in considerazione le modalità vibrazionali collettive che influenzano entrambi i qubit, poiché promuovono un'evoluzione collettiva che può creare o distruggere l'entanglement .