論文の概要: Enhanced molecular spin-photon coupling at superconducting
nanoconstrictions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.03386v1
- Date: Fri, 5 Jun 2020 11:49:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-17 02:09:05.378731
- Title: Enhanced molecular spin-photon coupling at superconducting
nanoconstrictions
- Title（参考訳）: 超伝導ナノ収縮における分子スピン-光子カップリング
- Authors: I. Gimeno, W. Kersten, M. C. Pallar\'es, P. Hermosilla, M. J.
Mart\'inez-P\'erez, M. D. Jenkins, A. Angerer, C. S\'anchez-Azqueta, D.
Zueco, J. Majer, A. Lostao and F. Luis
- Abstract要約: 中心伝送線に集束したイオンビームで作製されたナノコンクリクションは、マイクロ波磁場を局所的に集中する。
自由ラジカル分子の滴は溶液から回路に堆積されている。
その結果、N_rm eff$の平方根に比例するカップリングの集合的拡張がよく知られている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We combine top-down and bottom-up nanolithography to optimize the coupling of
small molecular spin ensembles to $1.4$ GHz on-chip superconducting resonators.
Nanoscopic constrictions, fabricated with a focused ion beam at the central
transmission line, locally concentrate the microwave magnetic field. Drops of
free-radical molecules have been deposited from solution onto the circuits. For
the smallest ones, the molecules were delivered at the relevant circuit areas
by means of an atomic force microscope. The number of spins $N_{\rm eff}$
effectively coupled to each device was accurately determined combining Scanning
Electron and Atomic Force Microscopies. The collective spin-photon coupling
constant has been determined for samples with $N_{\rm eff}$ ranging between $2
\times 10^{6}$ and $10^{12}$ spins, and for temperatures down to $44$ mK. The
results show the well-known collective enhancement of the coupling proportional
to the square root of $N_{\rm eff}$. The average coupling of individual spins
is enhanced by more than four orders of magnitude (from $4$ mHz up to above
$180$ Hz) when the transmission line width is reduced from $400$ microns down
to $42$ nm, and reaches maximum values near $1$ kHz for molecules located on
the smallest nanoconstrictions. This result opens promising avenues for the
realization of magnetic spectroscopy experiments at the nanoscale and for the
development of hybrid quantum computation architectures based on molecular spin
qubits.
- Abstract（参考訳）: トップダウンナノリソグラフィーとボトムアップナノリソグラフィーを組み合わせることで、小さな分子スピンアンサンブルと14$ ghzオンチップ超伝導共振器の結合を最適化する。
中心伝送線路に集束イオンビームで作製したナノスコピカル収縮は、マイクロ波磁場を局所的に集中させる。
自由ラジカル分子の滴は溶液から回路に堆積されている。
最小の分子は原子間力顕微鏡を用いて関連する回路領域で供給された。
各装置に効果的に結合されたスピン $n_{\rm eff}$ の数は、走査電子と原子間力顕微鏡の組み合わせにより正確に決定された。
集合スピン-光子カップリング定数は、2 \times 10^{6}$ から 10^{12}$ spin までのサンプルと、温度が44$ mk までのサンプルで決定されている。
この結果から,n_{\rm eff}$ の平方根に比例する結合の集団的強化が知られている。
個々のスピンの平均結合は、伝送線幅が400ドルミクロンから42ドルnmに減少すると4桁以上(4$ mHzから180$ Hz以上)拡張され、最小のナノ収縮領域にある分子の最大値が1$ kHz近くに達する。
この結果は、ナノスケールでの磁気分光実験の実現と、分子スピン量子ビットに基づくハイブリッド量子計算アーキテクチャの開発に期待できる道を開く。
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