Decoerência de estados de par tripleto emaranhado de spin no estado sólido: vibrações locais versus deslocalizadas

O contexto : estamos no estado sólido. Após uma absorção de fótons por um sistema com um estado fundamental singlete, o sistema sofre a fissão de conservação de spin de um exciton singleto giratório em dois excitons tripletos rotativos (para o contexto, consulte O estado do par tripleto emaranhado em materiais aceno e heteroaceno ). Esses pares de tripletos de rotação se propagam no sólido, ainda emaranhados. O objetivo relacionado a computação quântica de toda essa operação seria transferir o emaranhado dos dois qubits voadores para duas posições fixas no espaço e também bem protegidas da decoerência (excitações de baixa energia de rotações nucleares em um íon paramagnético, por exemplo).

O problema em questão (2) e a pergunta: Eventualmente, o emaranhado entre os dois trigêmeos se perde e, além disso, inevitavelmente, os trigêmeos encontram uma maneira de relaxar de volta ao estado fundamental das singletas, emitindo energia na forma de fótons. Eu gostaria de calcular como esses processos são afetados por vibrações. Presumo que o relaxamento independente de cada um dos dois trigêmeos possa ser calculado principalmente considerando vibrações locais, por exemplo, seguindo um procedimento semelhante ao empregado aqui ( Determinando as principais vibrações locais no relaxamento de qubits de spin molecular e ímãs de molécula única ). O cálculo da perda de emaranhamento estaria necessariamente relacionado a modos vibracionais deslocalizados que envolvem simultaneamente o ambiente local de ambos os trigêmeos?

Deixe-me ir para uma experiência de auto-aprendizagem . Após algumas leituras, minha resposta curta à minha própria pergunta

O cálculo da perda de emaranhamento estaria necessariamente relacionado a modos vibracionais deslocalizados que envolvem simultaneamente o ambiente local de ambos os trigêmeos?

é: provavelmente sim, mas não necessariamente / principalmente .

Uma resposta mais longa segue. Com uma familiaridade anterior com descoerência, mas não familiaridade com o desembaraço, este artigo foi extremamente útil: perda de entrelaçamento em qubits de pontos quânticos moleculares devido à interação com o ambiente (Enrique P Blair et al, 2018, J. Phys .: Condens. Matter 30, 195602). O cenário físico não é idêntico, mas permite algumas informações importantes:

• Como a coerência, o emaranhamento é mantido por padrão , não por um processo, ou seja: precisamos apenas procurar processos que o destruam explicitamente. É por isso que se obtém números melhores para fótons emaranhados em comparação com qubits de estado sólido, consulte Qual é a separação máxima entre dois qubits emaranhados que foi alcançada experimentalmente?
• A partir do ponto acima (e do artigo acima), vamos considerar primeiro o caso em que dois qubits são suficientes o suficiente para evitar a interação entre si e também para evitar a interação com um ambiente comum. Para qubits assim isolados, apenas considerando a decoerência, consideraremos totalmente o desembaraço .
• O emaranhamento é exclusividade: o emaranhamento entre duas partes é gradualmente perdido à medida que essas partes se envolvem cada vez mais com outras partes. Portanto, com o entrelaçamento entre dois qubits - como a coerência de um qubit -, o foco principal de nossa atenção deve ser como o qubit interage com seu ambiente. No caso em consideração: com o banho de centrifugação e o banho de fonão. Os mesmos processos que destroem a coerência destroem o emaranhado, essencialmente na mesma velocidade . Para detalhes, calcule fidelidades e / ou testemunhas de emaranhamento.
• Se os dois qubits não estiverem perfeitamente isolados um do outro, há uma interação entre eles, que pode ser direta ou através de um ambiente comum. Nesse caso, os dois qubits podem experimentar uma evolução coletiva que, além de afetar sua coerência individual, também altera seu emaranhamento. É isso que a pergunta está fazendo, e aqui a resposta seria um sim condicional. Os modos vibracionais coletivos que afetam os dois qubits precisam ser considerados, pois promovem uma evolução coletiva que pode criar ou destruir o emaranhado .