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Utilizing spins in a nitrogen-vacancy center for tests of quantum mechanics
Denis Mijatovic
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Philip Walther
Mitbetreuer*in
Michael Trupke
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.56878
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-20061.22603.485453-0
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Diese Arbeit umfasst eine Reihe an Demonstrationen der Nützlichkeit von Spins im Stickstoff-Fehlstellen-Zentrum im Zusammenhang quantenmechanischer Tests, die die Konzepte Verschränkung, Umkehr von Dekohärenz, eingreifende Messungen und Realität des Quantenzustandes abdecken. Die Experimente sind so konzipiert, dass sie die relevanten Phänomene in kohärenter Weise auf die zugrundeliegenden Mechanismen wie Aufspaltungen von Energieniveaus, Populationen, Kohärenzen, Phasen, Rabi-Oszillationen, nicht-resonantes Treiben, Übergangswirksamkeiten von Pulsen, Dekohärenz etc. zurückführen. Neben den eigentlichen Resultaten der Experimente wird eine Methode zur Vorbereitung und Projektion potentiell beliebiger Spin-Zustände des Stickstoff-Kerns vorgestellt. Der Erfolg wird für einen Satz an orthogonalen und nahezu orthogonalen Zustände gezeigt und auch, dass die Prozedur für diese invertiert werden kann. Damit wird ein prominenter Test der Realität des Quantenzustandes auf den Kernspin übersetzt und das Resultat ist vielversprechend in dem Sinne, dass es andeutet, dass das Experiment höchstwahrscheinlich unter leicht verbesserten experimentellen Bedingungen einen statistisch relevanten Wert hervorbringen würde.
Abstract
(Englisch)
A small set of comprehensible demonstrations for the utility of nitrogen-vacancy center spins is provided within the framework of quantum mechanical tests covering spin entanglement, reversal of decoherence, the invasiveness of measurements and the reality of the quantum state. Considering the nature of the presented experiments, they offer a coherent description of the relevant phenomena by virtue of connecting them to the underlying mechanisms like energy level splittings, populations, coherences, phases, Rabi oscillations, off-resonant driving, transition efficiencies of pulses, decoherence etc. Besides the actual results of the experiments, a method for the preparation and projection of potentially arbitrary spin states for the nitrogen nucleus is suggested as a tool. Its performance is tested for a set of orthogonal and nearly orthogonal states as well as the ability of inverting the procedure for these states. Using this scheme, a prominent test for the reality of the quantum state is translated to the nuclear spin and the result is found to be highly promising in the sense that it is highly likely to yield a statistically relevant outcome by slight improvement of the experimental conditions.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
Spins Quantum mechanics Quantum state Nitrogen-vacancy center Entanglement Measurement problem Decoherence Rabi oscillations Phases Populations
Schlagwörter
(Deutsch)
Spins Quantenmechanik Quantenzustand Stickstoff-Fehlstellen-Zentrum Verschränkung Quantenmechanische Messung Dekohärenz Rabi-Oszillationen Phasen Populationen
Autor*innen
Denis Mijatovic
Haupttitel (Englisch)
Utilizing spins in a nitrogen-vacancy center for tests of quantum mechanics
Paralleltitel (Deutsch)
Der Einsatz von Spins in einem Stickstoff-Fehlstellen-Zentrum für Tests der Quantenmechanik
Publikationsjahr
2019
Umfangsangabe
71 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Philip Walther
Klassifikation
33 Physik > 33.23 Quantenphysik
AC Nummer
AC15490373
Utheses ID
50243
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |
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