論文の概要: Quantum sensing of a coherent single spin excitation in a nuclear ensemble

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.09541v1
• Date: Fri, 21 Aug 2020 15:35:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-05 08:00:50.306941
• Title: Quantum sensing of a coherent single spin excitation in a nuclear ensemble
• Title（参考訳）: 核アンサンブルにおけるコヒーレント単一スピン励起の量子センシング
• Authors: Daniel M. Jackson, Dorian A. Gangloff, Jonathan H. Bodey, Leon Zaporski, Clara Bachorz, Edmund Clarke, Maxime Hugues, Claire Le Gall, Mete Atat\"ure
• Abstract要約: 半導体量子ドット内の電子スピン量子ビットを用いて、1.9-ppmの精度で1つの核スピン励起を検出する。 核種と極性によって同定された複数のモードにわたるこの単一マグノン精度を実証する。 この研究の直接的な拡張は、長期記憶状態を含むアンサンブルのエンジニアリングされた量子状態を調べることである。
• 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: The measurement of single quanta in a collection of coherently interacting objects is transformative in the investigations of emergent quantum phenomena. An isolated nuclear-spin ensemble is a remarkable platform owing to its coherence, but detecting its single spin excitations has remained elusive. Here, we use an electron spin qubit in a semiconductor quantum dot to sense a single nuclear-spin excitation (a nuclear magnon) with 1.9-ppm precision via the 200-kHz hyperfine shift on the 28-GHz qubit frequency. We demonstrate this single-magnon precision across multiple modes identified by nuclear species and polarity. Finally, we monitor the coherent dynamics of a nuclear magnon and the emergence of quantum correlations competing against decoherence. A direct extension of this work is to probe engineered quantum states of the ensemble including long-lived memory states.
• Abstract（参考訳）: コヒーレントに相互作用する物体の集合における単一量子の計測は、創発的量子現象の研究において変質的である。 孤立した核スピンアンサンブルはそのコヒーレンスのために顕著なプラットフォームであるが、単一のスピン励起を検出することは、いまだに不可能である。 ここでは、半導体量子ドット内の電子スピン量子ビットを用いて、28GHzの量子ビット周波数上の200kHz超微細シフトによる1.9ppmの精度で1つの核スピン励起(核マグノン)を検出する。 原子核種と極性によって同定された複数のモードにわたる単一マグノン精度を示す。 最後に、核マグノンのコヒーレントダイナミクスと、デコヒーレンスと競合する量子相関の出現を監視する。 この研究の直接的な拡張は、長期記憶状態を含むアンサンブルのエンジニアリングされた量子状態を調べることである。

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