論文の概要: Nanoscale engineering and dynamical stabilization of mesoscopic spin
textures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.05635v1
- Date: Mon, 9 Oct 2023 11:46:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-12 05:21:44.625076
- Title: Nanoscale engineering and dynamical stabilization of mesoscopic spin
textures
- Title（参考訳）: メソスコピックスピンテクスチャのナノスケール工学と動的安定化
- Authors: Kieren Harkins, Christoph Fleckenstein, Noella D'Souza, Paul M.
Schindler, David Marchiori, Claudia Artiaco, Quentin Reynard-Feytis, Ushoshi
Basumallick, William Beatrez, Arjun Pillai, Matthias Hagn, Aniruddha Nayak,
Samantha Breuer, Xudong Lv, Maxwell McAllister, Paul Reshetikhin, Emanuel
Druga, Marin Bukov and Ashok Ajoy
- Abstract要約: 我々は、メソスコピックに大規模なスピンのアンサンブルにおいて、構造量子状態の工学と安定化に熱化を利用する能力を示す。
具体的には、ダイヤモンド中の13mathrmC$の核スピンと相互作用する「殻のような」スピンテクスチャを生成し、制御し、安定させ、読み取る能力を紹介します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3770540828119563
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Thermalization phenomena, while ubiquitous in quantum systems, have
traditionally been viewed as obstacles to be mitigated. In this study, we
demonstrate the ability, instead, to harness thermalization to dynamically
engineer and stabilize structured quantum states in a mesoscopically large
ensemble of spins. Specifically, we showcase the capacity to generate, control,
stabilize, and read out 'shell-like' spin texture with interacting $ {}^{
13}\mathrm{C}$ nuclear spins in diamond, wherein spins are polarized oppositely
on either side of a critical radius. The texture spans several nanometers and
encompasses many hundred spins. We capitalize on the thermalization process to
impose a quasi-equilibrium upon the generated texture; as a result, it is
highly stable, immune to spin diffusion, and endures over multiple-minute long
periods -- over a million times longer than the intrinsic interaction scale of
the spins. Additionally, the texture is created and interrogated without
locally controlling or probing the nuclear spins. These features are
accomplished using an electron spin as a nanoscale injector of spin
polarization, and employing it as a source of spatially varying dissipation,
allowing for serial readout of the emergent spin texture. Long-time
stabilization is achieved via prethermalization to a Floquet-induced
Hamiltonian under the electronic gradient field. Our work presents a new
approach to robust nanoscale spin state engineering and paves the way for new
applications in quantum simulation, quantum information science, and nanoscale
imaging.
- Abstract（参考訳）: 量子系ではどこでも見られる熱化現象は、伝統的に緩和される障害と見なされてきた。
本研究では,スピンのメソスコピックに大きなアンサンブルにおける構造量子状態の動的工学と安定化に熱処理を利用する能力を示す。
具体的には、ダイヤモンドの核スピン {}^{ 13}\mathrm{c}$ を相互作用させ、核スピンが臨界半径の両側で反対に偏極する「殻のような」スピンテクスチャを生成し、制御し、安定し、読み出す能力を示す。
テクスチャは数ナノメートルで、数百のスピンを含んでいる。
我々は、生成したテクスチャに準平衡を課すために熱化プロセスに乗じ、その結果、スピン拡散に対して非常に安定であり、スピンの内在的な相互作用スケールよりも100万倍長い複数分間にわたって持続する。
さらに、テクスチャを局所的に制御したり、核スピンを探ったりすることなく生成し、尋問する。
これらの特徴はスピン偏極のナノスケールインジェクターとして電子スピンを用いて達成され、空間的に変化する散逸の源として使用することで、創発性スピンテクスチャのシリアル読み出しを可能にする。
長期安定化は電子勾配場下でのフロケ誘起ハミルトニアンへの予熱によって達成される。
我々は, 量子シミュレーション, 量子情報科学, ナノスケールイメージングの新たな応用に向けて, 強固なナノスケールスピン状態工学への新しいアプローチを提案する。
関連論文リスト
- Quantum thermalization and Floquet engineering in a spin ensemble with a clock transition [3.55103790558995]
結晶中の数百万のイッテルビウム-171イオンの強い相互作用を持つアンサンブルを含む,光学的に対応可能な固体スピン系について検討した。
我々の研究結果は、希土類イオンのアンサンブルが多体物理学の多目的テストベッドとして機能し、量子技術の進歩に有用な洞察をもたらすことを示唆している。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-01T03:16:25Z) - Phonon-Induced Decoherence in Color-Center Qubits [1.6280801141284873]
固体欠陥の電子スピン状態は、量子通信と計算における主要な量子メモリ候補である。
電子スピン量子ビットの密度演算子の時間ダイナミクスを導出する。
実験で測定したデコヒーレンス率の相関付けには,本モデルを用いる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-08T21:11:24Z) - Probing dynamics of a two-dimensional dipolar spin ensemble using single
qubit sensor [62.997667081978825]
ダイヤモンド結晶表面上の電子スピンの2次元アンサンブルにおける個々のスピンダイナミクスを実験的に検討した。
この不規則に緩やかな緩和速度は、強い力学障害の存在によるものであることを示す。
我々の研究は、強く相互作用する無秩序なスピンアンサンブルにおける量子熱化の微視的研究と制御への道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-21T18:00:17Z) - Rapidly enhanced spin polarization injection in an optically pumped spin
ratchet [49.1301457567913]
高速分極可能な電子を利用してスピン注入速度を向上する戦略について報告する。
ダイヤモンド中の13C原子核に偏極を注入する窒素空孔中心電子のモデル系でこれを実証する。
スピンラチェット偏光伝達機構により、スピン注入速度を2桁以上向上させる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-14T08:23:10Z) - The coherence of quantum dot confined electron- and hole-spin in low
external magnetic field [0.0]
スピン純度が複雑な時間振動を行うことを示すのは初めてである。
本研究は量子ドット型多光子源の設計と最適化に不可欠である。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-11T12:00:30Z) - Quantum control of nuclear spin qubits in a rapidly rotating diamond [62.997667081978825]
固体中の核スピンは環境に弱く結合し、量子情報処理と慣性センシングの魅力的な候補となる。
我々は、原子核スピンコヒーレンス時間よりも高速で1,kHzで物理的に回転するダイヤモンド中の光核スピン偏光と原子核スピンの高速量子制御を実証した。
我々の研究は、それまで到達不可能だったNV核スピンの自由を解放し、量子制御と回転センシングに対する新しいアプローチを解き放つ。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-27T03:39:36Z) - Anisotropic electron-nuclear interactions in a rotating quantum spin
bath [55.41644538483948]
スピンバス相互作用は強い異方性を持ち、高速な物理的回転は長い間、固体核磁気共鳴に用いられてきた。
窒素空孔中心の電子スピンと13ドルCの核スピンとの相互作用がシステムにデコヒーレンスをもたらすことを示す。
我々の発見は、量子制御における物理回転の利用に関する新たな知見を提供し、固定されていない運動度と回転度を持つ量子系に意味を持つ。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-05-16T06:15:00Z) - Ab initio Ultrafast Spin Dynamics in Solids [0.7874708385247353]
一般固体系の超高速スピンダイナミクスをシミュレートするために,リンドブラッド力学に基づく第一原理実時間密度行列法を提案する。
電子電子散乱は室温では無視できるが、n型GaAsのスピン緩和のために低温では支配的になる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-16T02:49:47Z) - Efficient entanglement of spin qubits mediated by a hot mechanical
oscillator [0.0]
固体中の局在電子スピン量子ビットと核スピン量子ビットは、量子情報の保存と操作のための有望なプラットフォームを構成する。
高速かつロバストな絡み合い生成を実現するために,デコヒーレンス自由部分空間におけるパリティ測定を用いたスキームを提案し,解析する。
低温, 環境温度における高忠実な絡み合いは, 現実的なパラメータで実現可能であることが判明し, 絡み合ったペアがその後, 決定論的制御NOT操作に活用できることが示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-05T02:30:18Z) - The limit of spin lifetime in solid-state electronic spins [77.34726150561087]
最大2フォノンプロセスを含むスピン緩和の完全な第1原理図を提供する。
バナジウム系分子量子ビットを研究したところ、高温でのスピン寿命はラマン過程によって制限されることがわかった。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-08T14:27:36Z) - Spin current generation and control in carbon nanotubes by combining
rotation and magnetic field [78.72753218464803]
回転するカーボンナノチューブにおける一様磁場の存在下での弾道電子の量子力学について検討した。
印加された磁場強度と回転速度を適切に組み合わせることで、一方の電流を零に調整し、他方の電流を有限に保ち、スピン電流発生器を発生させることができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-20T08:54:56Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。