Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Sistem kuantum yang berinteraksi dengan lingkungan dapat mengalami dekoherensi kuantum yang merusak sifat-sifat kuantum. Untuk menguantifikasi dekoherensi state elektronik pada sistem molekul, dapat digunakan ekspansi density matrix dan aproksimasi crude Born-Oppenheimer untuk memperoleh evolusi puritas pada skala waktu pendek. Pada laporan ini, dipelajari dekoherensi sistem elektronik pada molekul untuk sembarang jumlah state karena interaksi dengan lingkungan nuklir. Untuk model lingkungan nuklir, digunakan model yang dikembangkan oleh Hu, Brian, & Sun (2021) berupa bath harmonik yang konsisten dengan energi reorganisasi (model MSH). Pada penelitian ini diformulasikan bentuk eksplisit skala waktu dekoherensi berdasarkan dinamika puritas pada skala waktu pendek dan model MSH sebagai lingkungan nuklir. Selain itu, dilakukan juga perhitungan puritas menggunakan metode hierarchical equation of motion sebagai komparasi. Sejalan dengan hasil penelitian Gu & Franco (2018) untuk dua dan tiga state, skala waktu dekoherensi elektronik untuk waktu pendek bergantung pada kontribusi dari tiga jenis fluktuasi operator nuklir yaitu energy gap permukaan energi potensial, kopling elektron-nuklir off-diagonal, dan interferensi keduanya. Pada kasus tanpa kopling off-diagonal, diperoleh dinamika puritas yang cukup sesuai dengan metode hierarhical equation of motion khususnya pada lingkungan dengan fungsi korelasi waktu yang konvergen dan waktu korelasi lingkungan yang panjang. Ketika kopling off-diagonal linier diperhitungkan, kompetisi antara ketiga jenis kontribusi dapat teramati. Selain itu, kopling off-diagonal linier menyebabkan jumlah state dapat memengaruhi ketahanan skala waktu dekoherensi terhadap perubahan fase relatif.

---

A quantum system interacting with its surrounding environment may undergo quantum decoherence that leads to destruction of quantum properties. In quantifying electronic state decoherence for molecular systems, a method based on density matrix expansion and crude Born-Oppenheimer approximation can be used to obtain short time purity dynamics. In this report, we study electronic decoherence dynamics in molecular system for arbitrary number of states due to electron-nuclear interaction. For the nuclear environtment, a multistate harmonic bath model (MSH model) developed by Hu, Brian, & Sun (2021) that comply with reorganization energies constrain was used. In this work we formulated a more explicit decoherence timescale expression based on short time purity dynamics and MSH model as nuclear environtment. For comparison purposes, calculation using hierarchical equation of motion method was also carried out. In accordance with the work of Gu & Franco (2018) for two and three states, we obtain that short time electronic decoherence timescale for system with abritrary number of state depends on contributions from three types of nuclear operator fluctuation: potential energy surface gap, off-diagonal electron-nuclear coupling, dan interference of both types. In absence of off-diagonal coupling, the obtained purity dynamics is in good agreement with hierarchical equation of motion method especially for the case of converging time correlation function and long environment correlation time. With the inclusion of linear off-diagonal coupling, competition between three types of contribution may be observed. We also obtain that the stability of decoherence timescale with respect to changes in relative phases of states may differ for different number of states. "

"Sebuah sistem kuantum terbuka rentan terhadap dekoherensi. Pada sebuah nitrogen-vacancy (NV) center qubit, dekoherensi disebabkan karena noise acak pada frekuensi Larmor yang muncul akibat interaksi dengan spin bath di sekitarnya. Peluruhan yang terjadi bersifat Gaussian, yang berarti proses ini secara matematik dapat dimodelkan dengan proses Ornstein-Uhlenbeck (OU). Kalkulasi teoretik dilakukan untuk menentukan parameter OU yang cocok berdasarkan besaran yang diperoleh dari eksperimen. Penulis mempelajari efek delta noise yang mengakibatkan dekoherensi dan menemukan bahwa ia mengganggu pulsa dengan durasi panjang. Sementara itu, ketidakpastian amplitudo kontrol, yang disebut epsilon noise dan dimodelkan pula dengan proses OU, bertanggung jawab mengakibatkan dephasing pada pulsa kontrol, yang menganggu operasi dengan banyak pulsa. Bersama-sama, keduanya mengganggu operasi qubit sebagaimana ditunjukkan dengan hasil simulasi beberapa dynamical decoupling (DD) sequences. Untuk melawan efek dari kedua OU noise ini, penulis mempelajari performa algoritma quantum optimal control (QOC) yang bernama Dressed Chopped Random Basis (dCRAB) dalam membentuk pulsa kontrol, dengan meminimasi sebuah cost function yang dirumuskan dengan sesuai. Pengurangan cost function rata-rata sebesar 37% diperoleh dengan optimisasi cepat dari pulsa kontrol. Pulsa-pulsa teroptimisasi ini, dipalikasikan pada DD sequences yang sama, menunjukkan peningkatan performa yang lebih dekat dengan versi idealnya.

---

Open quantum systems are vulnerable to decoherence. In a nitrogen-vacancy (NV) center qubit, decoherence is caused by a random noise on the Larmor frequency resulting from the interaction with the surrounding spin bath. The resulting decay is Gaussian, which suggests that the Ornstein-Uhlenbeck (OU) process may be used to model the decoherence mathematically. A theoretical calculation is done to find the appropriate OU parameters based on experimentally obtained quantities and serves as the foundation for the numerical simulations. The author studies the effect of the decoherence-inducing delta noise and finds that it interrupts pulses with long durations. Meanwhile, the pulse amplitude uncertainty, called the epsilon noise and likewise modeled as an OU process, is responsible for the dephasing of control pulses, interrupting the qubit for operations with many pulses. Together, these noises interrupt the qubit operations, as exhibited by the simulation results of several dynamical decoupling (DD) sequences. To counteract the effect of the OU noises, the author studies the performance of the Dressed Random Choppedc Basis (dCRAB) quantum optimal control (QOC) algorithm in shaping the control pulses, by minimizing an aptly formulated cost function. An average cost function reduction of 37% is obtained from quick optimizations of the control pulses. These optimized pulses, applied to the same DD sequences, show increased performance closer to the ideal version."