論文の概要: Hybridized defects in solid-state materials as artificial molecules
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.09187v1
- Date: Wed, 16 Dec 2020 19:00:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-20 11:02:19.509549
- Title: Hybridized defects in solid-state materials as artificial molecules
- Title（参考訳）: 人工分子としての固体材料のハイブリッド化欠陥
- Authors: Derek S. Wang, Christopher J. Ciccarino, Johannes Flick, and Prineha
Narang
- Abstract要約: 本稿では, 固体中の人工分子の形成について紹介し, 量子光電子物質の制御における新たな自由度を導入する。
面欠陥対 CH$_textrmB$-CH$_textrmB$ と面欠陥対 C$_textrmB$-C$_textrmB$ のエネルギーを計算する。
我々は、C$_textrmB$とV間の距離を変化させることで、この化学自由度の応用を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Two-dimensional materials can be crafted with structural precision
approaching the atomic scale, enabling quantum defects-by-design. These defects
are frequently described as artificial atoms and are emerging
optically-addressable spin qubits. However, interactions and coupling of such
artificial atoms with each other, in the presence of the lattice, is remarkably
underexplored. Here we present the formation of artificial molecules in solids,
introducing a new degree of freedom in control of quantum optoelectronic
materials. Specifically, in monolayer hexagonal boron nitride as our model
system, we observe configuration- and distance-dependent dissociation curves
and hybridization of defect orbitals within the bandgap into bonding and
antibonding orbitals, with splitting energies ranging from $\sim$ 10 meV to
nearly 1 eV. We calculate the energetics of $cis$ and $trans$ out-of-plane
defect pairs CH$_\textrm{B}$-CH$_\textrm{B}$ against an in-plane defect pair
C$_\textrm{B}$-C$_\textrm{B}$ and find that in-plane defect pair interacts more
strongly than out-of-plane pairs. We demonstrate an application of this
chemical degree of freedom by varying the distance between C$_\textrm{B}$ and
V$_\textrm{N}$ of C$_\textrm{B}$V$_\textrm{N}$ and observe changes in the
predicted peak absorption wavelength from the visible to the near-infrared
spectral band. We envision leveraging this chemical degree of freedom of defect
complexes to precisely control and tune defect properties towards engineering
robust quantum memories and quantum emitters for quantum information science.
- Abstract（参考訳）: 2次元の材料は原子スケールに近づく構造的精度で製作することができ、量子的欠陥を設計することが可能になる。
これらの欠陥はしばしば人工原子として記述され、光学的に配置可能なスピン量子ビットが出現する。
しかし、格子の存在下では、そのような人工原子同士の相互作用と結合は著しく過小評価されている。
ここでは、固体における人工分子の形成について述べ、量子光電子物質の制御における新しい自由度を導入する。
特に, モデル系としての単層六方晶窒化ホウ素では, バンドギャップ内欠陥軌道の結合・反結合軌道への配位および距離依存性の解離曲線とハイブリッド化が観察され, エネルギーは10 meVから1 eV程度である。
面外欠陥対CH$_\textrm{B}$-CH$_\textrm{B}$-C$_\textrm{B}$-C$_\textrm{B}$に対して、面外欠陥対CH$_\textrm{B}$のエネルギーを計算し、面内欠陥対が面外欠陥対よりも強く相互作用することを示す。
我々は、C$_\textrm{B}$とV$_\textrm{N}$ of C$_\textrm{B}$V$_\textrm{N}$との距離を変化させ、可視光から近赤外スペクトル帯までの予測ピーク吸収波長の変化を観測することによって、この化学自由度の適用を実証する。
我々は,量子情報科学のためのロバストな量子メモリと量子エミッタへの欠陥特性の制御とチューニングに,この化学的な欠陥錯体の自由度を活用することを想定する。
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