Abstract A new approach to quantum information generation, storage and transmission is proposed. It is shown that quantum information generation and storage using an ensemble of N electron spins encounter unresolvable implementation problems (at least at the present time). As an alternative implementation we discuss two promising radical systems, one with N equivalent nuclear spins and another with N nonequivalent nuclear spins. Detailed analysis shows that only the radical system containing N nonequivalent nuclei is perfectly matched for quantum information generation, storage and transmission. We develop a procedure based on pulsed electron paramagnetic resonance (EPR) and we apply it to the radical system with the set of nonequivalent nuclei. The resulting EPR spectrum contains 2 N transition lines, where N is the number of the atoms with the nuclear spin 1 2 , and each of these lines may be encoded with a determined qudit sequence. For encoding the EPR lines we propose to submit the radical system to two magnetic pulses in the direction perpendicular to the z axis of the reference frame. As a result, the radical system impulse response may be measured, stored and transmitted through the communications channel. Confirming our development, the ab initio analysis of the system with three anion radicals was done showing matching between the simulations and the theoretical predictions. The developed method may be easily adapted for quantum information generation, storage, processing and transmission in quantum computing and quantum communications applications.

中文翻译：

---

基于核自旋的量子信息生成、存储和传输

摘要 提出了一种新的量子信息生成、存储和传输方法。结果表明，使用 N 个电子自旋的集合生成和存储量子信息会遇到无法解决的实现问题（至少目前是这样）。作为另一种实现，我们讨论了两个有前途的激进系统，一个具有 N 个等效核自旋，另一个具有 N 个非等效核自旋。详细分析表明，只有包含N个非等价核的自由基系统才能完美匹配量子信息的产生、存储和传输。我们开发了一种基于脉冲电子顺磁共振 (EPR) 的程序，并将其应用于具有一组非等价核的自由基系统。得到的 EPR 谱包含 2 N 条过渡线，其中 N 是具有核自旋 1 2 的原子数，这些行中的每一行都可以用确定的 qudit 序列进行编码。为了编码 EPR 线，我们建议将自由基系统提交给垂直于参考系 z 轴方向的两个磁脉冲。结果，可以通过通信信道测量、存储和传输激进系统脉冲响应。确认我们的发展，对具有三个阴离子自由基的系统进行了从头算分析，显示了模拟与理论预测之间的匹配。开发的方法可以很容易地适用于量子计算和量子通信应用中的量子信息生成、存储、处理和传输。并且这些行中的每一行都可以用确定的qudit序列进行编码。为了编码 EPR 线，我们建议将自由基系统提交给垂直于参考系 z 轴方向的两个磁脉冲。结果，可以通过通信信道测量、存储和传输激进系统脉冲响应。确认我们的发展，对具有三个阴离子自由基的系统进行了从头算分析，显示了模拟与理论预测之间的匹配。开发的方法可以很容易地适用于量子计算和量子通信应用中的量子信息生成、存储、处理和传输。并且这些行中的每一行都可以用确定的qudit序列进行编码。为了编码 EPR 线，我们建议将自由基系统提交给垂直于参考系 z 轴方向的两个磁脉冲。结果，可以通过通信信道测量、存储和传输激进系统脉冲响应。确认我们的发展，对具有三个阴离子自由基的系统进行了从头算分析，显示了模拟与理论预测之间的匹配。开发的方法可以很容易地适用于量子计算和量子通信应用中的量子信息生成、存储、处理和传输。为了编码 EPR 线，我们建议将自由基系统提交给垂直于参考系 z 轴方向的两个磁脉冲。结果，可以通过通信信道测量、存储和传输激进系统脉冲响应。确认我们的发展，对具有三个阴离子自由基的系统进行了从头算分析，显示了模拟与理论预测之间的匹配。开发的方法可以很容易地适用于量子计算和量子通信应用中的量子信息生成、存储、处理和传输。为了编码 EPR 线，我们建议将自由基系统提交给垂直于参考系 z 轴方向的两个磁脉冲。结果，可以通过通信信道测量、存储和传输激进系统脉冲响应。确认我们的发展，对具有三个阴离子自由基的系统进行了从头算分析，显示了模拟与理论预测之间的匹配。开发的方法可以很容易地适用于量子计算和量子通信应用中的量子信息生成、存储、处理和传输。对具有三个阴离子自由基的系统进行了从头算分析，显示了模拟与理论预测之间的匹配。开发的方法可以很容易地适用于量子计算和量子通信应用中的量子信息生成、存储、处理和传输。对具有三个阴离子自由基的系统进行了从头算分析，显示了模拟与理论预测之间的匹配。开发的方法可以很容易地适用于量子计算和量子通信应用中的量子信息生成、存储、处理和传输。