Decoherencia de estados de triplete entrelazados por giro en estado sólido: vibraciones locales versus deslocalizadas

El contexto : estamos en estado sólido. Después de una absorción de fotones por un sistema con un estado fundamental de singlete, el sistema sufre la fisión conservadora de espín de un excitón de singlete de espín en dos excitones de triplete de espín (para el contexto, ver El estado del par de triplete enredado en materiales de aceno y heteroaceno ). Estos pares de tripletas giratorias se propagan en el sólido, aún enredados. El objetivo relacionado con la computación cuántica de toda esta operación sería transferir el enredo de los dos qubits voladores a dos posiciones que están fijas en el espacio y también están bien protegidas de la decoherencia (excitaciones de baja energía de espines nucleares en un ion paramagnético, por ejemplo).

El problema en cuestión (2) y la pregunta: finalmente, el enredo entre los dos trillizos se pierde y, además, inevitablemente, los trillizos encuentran una manera de relajarse de nuevo al estado fundamental de la camiseta, emitiendo energía en forma de fotones. Me gustaría calcular cómo estos procesos se ven afectados por las vibraciones. Supongo que la relajación independiente de cada uno de los tres tripletes se puede calcular principalmente considerando las vibraciones locales, por ejemplo, siguiendo un procedimiento similar al que empleamos aquí ( Determinación de las vibraciones locales clave en la relajación de qubits de espín molecular e imanes de molécula única ). ¿El cálculo de la pérdida de enredos estaría necesariamente relacionado con los modos vibratorios deslocalizados que involucran simultáneamente el entorno local de ambos trillizos?

Déjame ir para una experiencia de autoaprendizaje . Después de leer un poco, mi breve respuesta a mi propia pregunta

¿El cálculo de la pérdida de enredos estaría necesariamente relacionado con los modos vibratorios deslocalizados que involucran simultáneamente el entorno local de ambos trillizos?

es: probablemente sí, pero no necesariamente / principalmente .

Sigue una respuesta más larga. Con una familiaridad previa con la decoherencia pero sin familiaridad con el desenredado, este documento fue extremadamente útil: pérdida de enredo en qubits de puntos cuánticos moleculares debido a la interacción con el medio ambiente (Enrique P Blair et al, 2018, J. Phys .: Condens. Matter 30, 195602). El escenario físico no es idéntico, pero permite algunas ideas clave:

• Al igual que la coherencia, el enredo se mantiene por defecto , no por un proceso, es decir: solo necesitamos buscar procesos que lo destruyan explícitamente. Esta es la razón por la que se obtienen mejores números para fotones enredados en comparación con qubits de estado sólido, vea ¿Cuál es la separación máxima entre dos qubits enredados que se ha logrado experimentalmente?
• Desde el punto anterior (y del documento anterior), consideremos primero el caso en el que dos qubits están lo suficientemente lejos como para evitar la interacción entre ellos y también para evitar la interacción con un entorno común. Para los qubits aislados de este modo simplemente teniendo en cuenta la decoherencia, contabilizaremos completamente el desenredado .
• El enredo es exclusividad: el enredo entre dos partes se pierde gradualmente a medida que estas partes se enredan cada vez más con otras partes. Entonces, con el enredo entre dos qubits -como con la coherencia de un qubit-, el enfoque principal de nuestra atención debe ser cómo interactúa el qubit con su entorno. En el caso considerado: con el baño de centrifugado y el baño de fonones. Los mismos procesos que destruyen la coherencia destruirán el enredo, esencialmente al mismo ritmo . Para detalles, calcule fidelidades y / o testigos de enredos.
• Si los dos qubits no están perfectamente aislados entre sí, existe una interacción entre ellos, que puede ser directa o mediante un entorno común. En ese caso, los dos qubits pueden experimentar una evolución colectiva que, más allá de afectar su coherencia individual, también altera su enredo. Esto es lo que hace la pregunta, y aquí la respuesta sería un sí condicional. Deben considerarse los modos vibratorios colectivos que afectan a ambos qubits, ya que promueven una evolución colectiva que puede crear o destruir enredos .