Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Pengendalian sistem kuantum hibrid melalui penerapan medan eksternal merupakan bidang penelitian yang berkembang pesat untuk pengembangan aplikasi dan teknologi kuantum. Kami memodelkan dan mengoptimalkan dinamika sistem kuantum hibrid yang terdiri dari dua kumpulan pusat kekosongan nitrogen (NV Centers) non-lokal dan qubit transmon superkonduktor yang dimediasi oleh dua resonator saluran transmisi.Kami menerapkan serangkaian bidang penggerak eksternal yang bergantung pada waktu dan dioptimalkan untuk meningkatkan kinerja sistem agar berfungsi sebagai transfer antar negara dengan ketelitian tinggi. Hamiltonian dari resonator saluran transmisi yang digerakkan secara eksternal dimodelkan dengan mempertimbangkan transmon non-linier. Simulasi numerik sistem dilakukan dengan menggunakan parameter optimal dari bidang eksternal. Dengan menerapkan pulsa yang dioptimalkan, kami telah meningkatkan fidelitas transfer status dari 0,7 menjadi 1,0 dalam waktu 100 ns. Dengan memvariasikan nilai setengah maksimum gelombang penuh (FWHM) dari pulsa Gaussian, hal ini mengakibatkan penurunan amplitudo keadaan osilasi cepat dari ansambel transmon dan kekosongan nitrogen. Pulsa eksternal yang dioptimalkan ini juga menciptakan hubungan yang kuat antara komponen-komponen sistem kuantum fisik yang sedang dipertimbangkan, yang pada akhirnya akan meningkatkan fidelitas sistem dalam waktu yang relatif lebih cepat.

---

The control of hybrid quantum systems via the application of external fields is rapidly evolving field of research for the development of quantum applications and technologies. We model and optimize the dynamics of a hybrid quantum system consists of two non-local ensembles of nitrogen-vacancy centers and a superconducting transmon qubit mediated by two transmission line resonators. We apply a set of optimized time-dependent external driving field to enhance the system performance to function as a high fidelity state-to-state transfer. The Hamiltonian of the externally driven transmission line resonators is modelled by considering the non-linear transmons. The numerical simulation of the system is done using the optimized parameters of the external fields. By applying the optimized pulses, we have increased the fidelity of the state transfer from 0.7 to 1.0 within 100 ns. By varying the full wave half maxima value (FWHM) of the Gaussian pulse, it results in decreasing the amplitude of the fast oscillating states of the transmon and nitrogen-vacancy ensembles. These optimized external pulses also created a strong coupling between the components of under-consideration physical quantum system, which will eventually increase the fidelity of the system in a relatively faster time."

"Spintronika adalah penelitian yang bertujuan menghasilkan perangkat-perangkat mutakhir yang memanfaatkan interaksi spin elektron. Salah satu perangkat tersebut adalah racetrack memory, perangkat memori magnetik yang berbasis pergerakan dinding domain (DW) pada media kawat nano ferromagnetik. Oleh karena itu, dinamika serta perubahan struktur DW pada sebuah kawat nano menjadi salah satu perhatian penting dalam penelitian, terutama pada ferromagnet dengan anisotropi magnetisasi tegak lurus bidang (PMA). Dalam penelitian ini, telah dilakukan studi dinamika DW tipe-Bloch pada sebuah kawat nano CoFeB dengan orientasi PMA menggunakan pendekatan simulasi mikromagnetik. Dari penelitian, diketahui bahwa kawat nano lebih tebal memiliki kecepatan DW yang 1,5-3 kali lipat lebih besar dibanding kawat nano lebih tipis. Kawat nano lebih tebal juga memiliki medan Walker yang lebih besar dibanding dengan pada kawat nano tipis. Kecepatan DW pada medan rentang medan rendah 1 - 10 Oe diamati cocok dengan teori pergerakan creep yang menjelaskan pergerakan DW di bawah threshold depinning. Di sekitar medan Walker, DW mulai bergerak kembali ke posisi awalnya untuk kawat nano selebar 50 nm. Untuk kawat nano lebar 100 dan 150 nm, terbentuk sebuah Bloch-line pada DW. Penggunaan pulsa medan magnet nanosekon dapat saja memengaruhi pergerakan DW dan pembentukan Bloch-line.

---

Spintronics aims to develop state-of-the-art devices by utilizing electron spin interactions. One spintronic device currently in development is racetrack memory, a magnetic memory device based on domain wall (DW) motion using a ferromagnetic nanowire as medium. As such, the dynamics and structure change of the DW on a nanowire has been of great interest, particularly on ferromagnets with perpendicular magnetization anisotropy (PMA). In this study, we have conducted micromagnetic simulations to investigate the dynamics of the Bloch-type DW on CoFeB nanowires with PMA. From this study, its shown that thicker nanowires have DW velocities that are 1.5 to 3 times faster than thinner nanowires. Thicker nanowires also have larger Walker fields compared to thinner nanowires. The DW velocities of the low-field regime 1 - 10 Oe is observed to correspond with the creep motion theorem commonly described for DW motion below the depinning threshold. Around the Walker field, the DW begins to move backwards to its original position on the 50 nm wide nanowire. For the 100 and 150 nm wide nanowire, a Bloch-line is formed within the DW. Usage of a nanosecond magnetic pulse may influence the motion of the DW and the formation of the Bloch-line."

"Efek dari struktur pita elekronik bahan nodal line semimetals (NLS) terhadap sifat termoelektriknya ditinjau melalui kombinasi metode semianalitik dan first-principles dengan TiS sebagai contoh bahan untuk NLS tipe-I dan Mg3Bi2 untuk NLS tipe-II. Respons termoelektrik keseluruhan (S, κ_e,σ, PF, ZT) dari kedua bahan diselidiki menggunakan linearized Boltzmann transport equation dengan relaxation time approximation yang diimplementasikan dalam kode BoltzTraP2. Kami juga menggunakan model dua band untuk mengoptimasi nilai power factor (PF) dan dimensionless figure of merit ZT untuk kedua bahan. Hasil perhitungan dengan kombinasi metode first-principles dan BoltzTraP2 menunjukkan bahwa masing-masing bahan menunjukkan nilai puncak ZT sebesar ~0.014 untuk TiS dan ~0.112 untuk Mg3Bi2 pada nilai potensial kimia dari energi Fermi E_F masing-masing sekitar -0.23 eV dan -0.17 eV . Sedangkan, hasil dengan menggunakan model dua band menunjukkan peningkatan nilai koefisien sifat termoelektrik yang cukup signifikan di sekitar E_F untuk kedua bahan NLS. Diperoleh nilai ZT optimal untuk kecepatan Fermi v_F≈8⁄ℏ eV Å^(-2) dan massa efektif holes m≈ℏ^2⁄7.352 eV^(-1) Å^(-2) untuk TiS, sedangkan untuk Mg3Bi2 diperoleh ketika v_F≈9.95⁄ℏ eV Å^(-2) dan m≈ℏ^2⁄7.352 eV^(-1) Å^(-2). Peningkatan ini diduga diakibatkan oleh persilangan pita energi NLS di sekitar E_F. Hasil kami menunjukkan bahwa kedua bahan NLS ini mungkin dapat menjadi bahan semimetal yang menjanjikan untuk termoelektrik.

---

The effect of electronic band structure of nodal line semimetals (NLS) on their thermoelectric properties investigated through a combination of semi-analytical methods and first-principles method using TiS as NLS type-I and Mg3Bi2 as NLS type-II as example materials. A detailed thermoelectric response (S, κ_e, σ, PF, ZT) investigated using linearized Boltzmann transport equation with relaxation time approximation implemented in BoltzTraP2 codes. We also use two-band model to optimize the power factor (PF) and dimensionless figure of merit ZT values for both materials.The calculation results using first-principles methods and BoltzTraP2 showed that each NLS material showed a peak ZT value ~0.014 for TiS and ~0.112 for Mg3Bi2 for certain chemical potential value of Fermi energy E_F about -0.23 eV and -0.17 eV, respectively. The results using model exhibits significant thermoelectric properties values increase around E_F for both NLS. Optimum ZT value for TiS and Mg3Bi2 is obtained for Fermi velocity v_F of 8⁄ℏ eV Å^(-2) and 9.95⁄ℏ eV Å^(-2) and holes effective mass m of ℏ^2⁄7.352 eV^(-1) Å^(-2) and ℏ^2⁄7.352 eV^(-1) Å^(-2), respectively.This increase is allegedly due to energy bands crossing around E_F. Our results suggest that these NLS materials might be promising thermoelectric materials in semimetals class."

"Karena resistansi yang tinggi dan celah pita yang moderat, nikel ferit NiFe_2 O_4 telah banyak diteliti dalam beberapa tahun terakhir, terutama dalam aplikasi untuk perangkat memori. Selain itu, struktur spinel yang sepenuhnya invers menunjukkan sifat elektronik menarik seperti pita valensi yang dispersif dan perbedaan jenis celah pita antara polarisasi spin, serta sifat transportasi yang sesuai untuk perangkat memori seperti resistansi tinggi dan aliran elektron yang dapat dipolarisasi oleh spin. Namun, berdasarkan berbagai hasil eksperimen, jenis transportasi NiFe_2 O_4 — baik tipe n atau p — belum menunjukkan kejelasan yang pasti. Meskipun hal ini sebagian besar disebabkan oleh proses sintesis material, kemajuan dalam menentukan jenis transportasi yang sebenarnya tampaknya terbatas. Namun, dapat dikatakan bahwa tipe p yang dilaporkan dalam beberapa penelitian nikel ferit mungkin disebabkan oleh kekosongan oksigen. Selain itu, kekosongan oksigen sendiri sering meningkatkan resistansi, seperti yang dilaporkan dalam banyak penelitian lain tentang oksida. Namun demikian, penjelasan yang memadai di balik hal tersebut tampaknya belum ada dalam kasus nikel ferit.Dalam penelitian ini, penelitian prinsip pertama menggunakan teori fungsional kerapatan dan fungsi Green non-ekuilibrium dilakukan. Model nikel ferit murni yang terdiri dari 28 atom sebagai sel satuan dikembangkan, serta model cacat untuk kekosongan oksigen tunggal dan ganda. Selain itu, perangkat transportasi yang mengadopsi kerangka kerja Landauer-Buttiker diimplementasikan, dengan dua probe yang terhubung ke daerah pusat. Kekosongan dalam perangkat transportasi diperkenalkan secara periodik dan sentral, menjelaskan kontribusi orbital melalui analisis spektrum transmisi. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa nikel ferit murni cenderung memiliki transportasi tipe n sementara kekosongan oksigen menyebabkan transportasi tipe p dan peningkatan resistansi.

---

Due to its high resistance and moderate band gap, nickel ferrite  has been extensively researched for the past few years, especially in applications for memory devices. Additionally, its fully inverse spinel structure shows interesting electronic properties such as a dispersive valence band and difference in band gap type between spin polarizations, as well as suitable transport properties for memory device such as high resistance and spin-polarizable electron flow. However, based on various experimental results, transport type of  — either  or type — has not taken a clear stand. While this is mainly caused by the material synthesis process, progress on determining the actual transport type seems limited. However, one may argue that the type reported in some nickel ferrites research could be caused by oxygen vacancies. Further, oxygen vacancies themselves often enhances resistance, as many other works on oxides have reported. Nevertheless, a satisfactory explanation behind the former has seems absent in the case of Nickel ferrites.

In this work, first principles research using density functional theory and nonequilibrium Green’s functions is conducted. A pristine nickel ferrite model consisting of 28 atoms as unit cell is developed, as well as defective model for single and double oxygen vacancies. Additionally, a transport device adopting the Landauer-Buttiker framework is incorporated, with two probes coupled to a central region. Vacancies in the transport device is introduced both periodically and centrally, elucidating the contribution of orbitals through transmission spectra analysis. Gathered results suggest that pristine nickel ferrite tend to have type transport while oxygen vacancies induce type transport and enhancement in resistance."

"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."

"Komputer kuantum sangat penting dalam merevolusi berbagai teknologi, seperti nanoteknologi, keamanan informasi, dan bioinformatika dengan efisiensi pemrosesan informasi dan kecepatan komputasi yang belum pernah terjadi sebelumnya. Dekohesi, yang disebabkan oleh lingkungan atau sifat intrinsik sistem kuantum, mengganggu informasi dan mengurangi akurasi komputasi. Untuk meminimalkan dekohesi, metode dan algoritma koreksi kesalahan kuantum (QEC) telah diusulkan dan didemonstrasikan pada berbagai platform fisik pada suhu rendah, seperti sirkuit superkonduktor, atom Rydberg, dan ion terperangkap. Pada suhu kamar, realisasi QEC dengan pusat-pusat nitrogen-vakansi (NV) di dalam berlian menjadi sangat menarik karena sifat pusat-pusat ini yang menjanjikan, memiliki waktu koherensi spin yang relatif lama dan dapat diinisialisasi serta dibaca secara optik. Di sini, kami menyelidiki potensi realisasi skema QEC tiga-qubit sederhana berulang di mana kami menggunakan tiga qubit NV yang digabungkan bersama melalui kopling dipolar. Kami telah menggunakan sirkuit yang sudah dikembangkan untuk menghubungkan tiga NV yang dapat dianggap sebagai titik awal untuk skema koreksi kesalahan yang disebut proses pengkodean. Setelah bagian ini, bagian dekoding telah dikembangkan dengan dan tanpa kesalahan. Dekomposisi yang sesuai telah dipilih untuk realisasi gerbang Toffoli tiga-qubit untuk proses koreksi. Sirkuit lengkap ini dapat memperbaiki kesalahan flip bit atau flip fase dalam satu putaran koreksi kesalahan. Pekerjaan ini akan membuka jalan untuk mewujudkan QEC lima-qubit dengan NV pada suhu kamar untuk melindungi qubit dari kesalahan qubit tunggal yang sewenang-wenang.

---

Quantum computers are vital in revolutionizing various technologies, such as nanotechnologies, information security, and bioinformatics with their efficient information processing and unprecedented computation speed. The decoherence, caused by the environment or intrinsic properties of quantum systems, disturbs the information and reduces computation accuracy. To minimize decoherence quantum error correction (QEC) methods and algorithms have been proposed and demonstrated in various physical platforms at low temperatures, such as superconducting circuits, Rydberg's atoms, and trapped ions. At room temperature, the QEC realization with nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond has become very attractive due to the promising nature of the centers that have a relatively long spin coherence time and can be initialized and read out optically. Here, we investigate the potential realization of a simple repetitive three-qubit QEC scheme in which we have used three NV qubits coupled together via dipolar coupling. We have used an already-developed circuit for the coupling of three NVs which can be regarded as the starting point for the error correction scheme called encoding process. Following this part, the decoding part has been developed with and without errors. A suitable decomposition has been chosen for the realization of the Three-qubit Toffoli gate for the correction process. This complete circuit can correct either bit flip or phase flip errors in a single round of error correction. This work will pave the way for realizing a five-qubit QEC with NVs at room temperature to protect a qubit against any arbitrary single-qubit error."