Décohérence des états des paires de triplets enchevêtrés par spin à l'état solide: vibrations locales vs vibrations délocalisées

Le contexte : nous sommes à l'état solide. Après une absorption de photons par un système avec un état fondamental singulet, le système subit la fission conservatrice de spin d'un exciton singulet spin en deux excitons triplets de spin (pour le contexte, voir L'état des paires de triplets enchevêtrés dans les matériaux acène et hétéroacène ). Cette paire de triplets de spin se propage dans le solide, toujours enchevêtré. L'objectif lié à l'informatique quantique de toutes ces opérations serait de transférer l'intrication des deux qubits volants dans deux positions fixées dans l'espace et également bien protégées de la décohérence (excitations à faible énergie des spins nucléaires dans un ion paramagnétique, par exemple).

Le problème en question (2) et la question: finalement, l'intrication entre les deux triplets est perdue et, de plus, les triplets trouvent inévitablement un moyen de se détendre à l'état fondamental singulet, émettant de l'énergie sous forme de photons. Je voudrais calculer comment ces processus sont affectés par les vibrations. Je suppose que la relaxation indépendante de chacun des deux triplets peut être calculée principalement en tenant compte des vibrations locales, par exemple en suivant une procédure similaire à celle que nous avons utilisée ici ( Détermination des vibrations locales clés dans la relaxation des qubits de spin moléculaire et des aimants à molécule unique ). Le calcul de la perte d'enchevêtrement serait-il nécessairement lié à des modes vibrationnels délocalisés qui impliquent simultanément l'environnement local des deux triplets?

Laissez-moi partir pour une expérience d' auto-apprentissage . Après quelques lectures, ma courte réponse à ma propre question

Le calcul de la perte d'enchevêtrement serait-il nécessairement lié à des modes vibrationnels délocalisés qui impliquent simultanément l'environnement local des deux triplets?

est: probablement oui, mais pas nécessairement / principalement .

Une réponse plus longue suit. Avec une familiarité antérieure avec la décohérence mais une non-familiarité avec le démêlage, cet article était extrêmement utile: Perte d'enchevêtrement dans les qubits de points quantiques moléculaires en raison de l'interaction avec l'environnement (Enrique P Blair et al, 2018, J. Phys .: Condens. Matter , 30, 195602). Le scénario physique n'est pas identique, mais permet quelques informations clés:

• Comme la cohérence, l' intrication est maintenue par défaut , pas par un processus, c'est-à-dire: il suffit de chercher des processus qui le détruisent explicitement. C'est pourquoi on obtient de meilleurs nombres pour les photons intriqués par rapport aux qubits à l'état solide, voir Quelle est la séparation maximale entre deux qubits intriqués qui a été réalisée expérimentalement?
• À partir du point ci-dessus (et de l'article ci-dessus), considérons d'abord le cas où deux qubits sont assez loin pour éviter l'interaction entre eux, et aussi pour éviter l'interaction avec un environnement commun. Pour les qubits ainsi isolés, juste en tenant compte de la décohérence, nous tiendrons pleinement compte du démêlage .
• L'enchevêtrement est une exclusivité: l'enchevêtrement entre deux parties est progressivement perdu à mesure que ces parties s'emmêlent de plus en plus avec d'autres parties. Ainsi, avec l'enchevêtrement entre deux qubits - comme avec la cohérence d'un qubit - le principal objectif de notre attention devrait être de savoir comment le qubit interagit avec son environnement. Dans le cas considéré: avec le bain de spin et le bain de phonons. Les mêmes processus qui détruisent la cohérence détruiront l'intrication, essentiellement au même rythme . Pour plus de détails, calculez la fidélité et / ou l'intrication des témoins.
• Si les deux qubits ne sont pas parfaitement isolés l'un de l'autre, il y a une interaction entre eux, qui peut être directe ou via un environnement commun. Dans ce cas, les deux qubits peuvent vivre une évolution collective qui, au-delà d'affecter leur cohérence individuelle, altère également leur enchevêtrement. C'est ce que la question demande, et ici la réponse serait un oui conditionnel. Les modes vibratoires collectifs affectant les deux qubits doivent être pris en compte, car ils favorisent une évolution collective qui peut créer ou détruire l'intrication .