論文の概要: Harnessing the Quantum Behavior of Spins on Surfaces

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.14473v1
• Date: Wed, 29 Dec 2021 09:47:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-02 23:35:16.045034
• Title: Harnessing the Quantum Behavior of Spins on Surfaces
• Title（参考訳）: 表面におけるスピンの量子挙動の調和
• Authors: Yi Chen, Yujeong Bae, Andreas J. Heinrich
• Abstract要約: 表面上の単一の原子と分子は、物理学者、化学者、材料科学者によって、新しい電子的および磁気的機能を探究するために研究されている。 2015年に初めて、表面上の個々のスピンがコヒーレントに制御され、全電気的に読み出されることを示した。 このレビューは、表面上の単一スピンの量子操作を可能にする重要な要素を説明することを目的としている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.934931737701265
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The desire to control and measure individual quantum systems such as atoms and ions in a vacuum has led to significant scientific and engineering developments in the past decades that form the basis of today's quantum information science. Single atoms and molecules on surfaces, on the other hand, are heavily investigated by physicists, chemists, and material scientists in search of novel electronic and magnetic functionalities. These two paths crossed in 2015 when it was first clearly demonstrated that individual spins on a surface can be coherently controlled and read out in an all-electrical fashion. The enabling technique is a combination of scanning tunneling microscopy (STM) and electron spin resonance (ESR), which offers unprecedented coherent controllability at the Angstrom length scale. This review aims to illustrate the essential ingredients that allow the quantum operations of single spins on surfaces. Three domains of applications of surface spins, namely quantum sensing, quantum control, and quantum simulation, are discussed with physical principles explained and examples presented. Enabled by the atomically-precise fabrication capability of STM, single spins on surfaces might one day lead to the realization of quantum nanodevices and artificial quantum materials at the atomic scale.
• Abstract（参考訳）: 真空中の原子やイオンのような個々の量子系を制御・測定したいという願望は、今日の量子情報科学の基礎となる過去数十年の科学的・工学的な発展に繋がった。 一方、表面上の単一原子と分子は、物理学者、化学者、物質科学者によって、新しい電子的および磁気的機能を求めて深く研究されている。 これらの2つの経路は2015年に交差し、初めて表面上の個々のスピンがコヒーレントに制御され、全電気的方法で読み出されることを示した。 この技術は走査型トンネル顕微鏡(STM)と電子スピン共鳴(ESR)を組み合わせたもので、アングストローム長スケールでは前例のないコヒーレント制御性を提供する。 このレビューは、表面上の単一スピンの量子操作を可能にする必須成分を説明することを目的としている。 表面スピンの応用の3つの領域、すなわち量子センシング、量子制御、量子シミュレーションは、物理原理と説明された例で議論されている。 STMの原子的に精密な製造能力によって実現された表面上の単一スピンは、原子スケールでの量子ナノデバイスと人工量子材料の実現につながるかもしれない。

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