論文の概要: Coupling a single spin to high-frequency motion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.19288v1
- Date: Thu, 29 Feb 2024 15:52:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-01 14:17:12.072088
- Title: Coupling a single spin to high-frequency motion
- Title（参考訳）: 単一スピンを高周波運動に結合する
- Authors: Federico Fedele, Federico Cerisola, Lea Bresque, Florian Vigneau,
Juliette Monsel, Jorge Tabanera, Kushagra Aggarwal, Jonathan Dexter, Sofia
Sevitz, Joe Dunlop, Alexia Auff\`eves, Juan Parrondo, Andr\'as P\'alyi, Janet
Anders, Natalia Ares
- Abstract要約: 高周波機械共振器は単一スピンに結合した場合に様々な可能性を開く。
新しいメカニズムは、スピン軌道カップリングに由来するこのカップリングを引き起こす。
その結果、スピンメカニカルなプラットフォームは非チャートな状態へと伝播する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.025360731184360698
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Coupling a single spin to high-frequency mechanical motion is a fundamental
bottleneck of applications such as quantum sensing, intermediate and
long-distance spin-spin coupling, and classical and quantum information
processing. Previous experiments have only shown single spin coupling to
low-frequency mechanical resonators, such as diamond cantilevers.
High-frequency mechanical resonators, having the ability to access the quantum
regime, open a range of possibilities when coupled to single spins, including
readout and storage of quantum states. Here we report the first experimental
demonstration of spin-mechanical coupling to a high-frequency resonator. We
achieve this all-electrically on a fully suspended carbon nanotube device. A
new mechanism gives rise to this coupling, which stems from spin-orbit
coupling, and it is not mediated by strain. We observe both resonant and
off-resonant coupling as a shift and broadening of the electric dipole spin
resonance (EDSR), respectively. We develop a complete theoretical model taking
into account the tensor form of the coupling and non-linearity in the motion.
Our results propel spin-mechanical platforms to an uncharted regime. The
interaction we reveal provides the full toolbox for promising applications
ranging from the demonstration of macroscopic superpositions, to the operation
of fully quantum engines, to quantum simulators.
- Abstract（参考訳）: 単一スピンと高周波機械運動の結合は、量子センシング、中長距離スピンスピンスピンカップリング、古典的および量子情報処理などの応用における基本的なボトルネックである。
これまでの実験では、ダイヤモンドカンチレバーのような低周波機械共振器への単一スピン結合のみが示されている。
量子状態にアクセスする能力を持つ高周波機械共振器は、量子状態の読み出しや保存を含む単一のスピンに結合すると、様々な可能性を開く。
本稿では、高周波共振器へのスピン・メカニカルカップリングに関する最初の実験を行う。
これを完全懸濁カーボンナノチューブデバイスで全電動で達成する。
新しいメカニズムはスピン軌道結合に由来するこのカップリングを生じさせ、ひずみによって媒介されない。
電気双極子スピン共鳴(edsr)のシフトと拡大として共振結合とオフ共振結合の両方を観測した。
結合のテンソル形式と運動の非線形性を考慮した完全な理論モデルを開発した。
我々の結果は、スピン機械的プラットフォームを非チャートな状態へと推進する。
我々が明らかにした相互作用は、マクロな重ね合わせのデモンストレーションから完全な量子エンジンの操作、量子シミュレータまで、有望なアプリケーションのための完全なツールボックスを提供する。
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