論文の概要: Experimental observation of spin defects in van der Waals material GeS$_2$

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.18892v1
• Date: Thu, 24 Oct 2024 16:29:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-25 12:49:33.099538
• Title: Experimental observation of spin defects in van der Waals material GeS$_2$
• Title（参考訳）: ファンデルワールス材料GeS$_2$におけるスピン欠陥の実験的観察
• Authors: W. Liu, S. Li, N. -J. Guo, X. -D. Zeng, L. -K. Xie, J. -Y. Liu, Y. -H. Ma, Y. -Q. Wu, Y. -T. Wang, Z. -A. Wang, J. -M. Ren, C. Ao, J. -S. Xu, J. -S. Tang, A. Gali, C. -F. Li, G. -C. Guo,
• Abstract要約: 六方晶窒化ホウ素(hBN)のような2次元(2次元)材料は、その潜在的な量子応用に大きな注目を集めている。 ここでは,2次元材料である二硫化ゲルマニウム(β$-GeS$$)について述べる。 その結果, 単結晶$beta$-GeS$$のスピン欠陥が2種類以上存在することがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Spin defects in atomically thin two-dimensional (2D) materials such as hexagonal boron nitride (hBN) attract significant attention for their potential quantum applications. The layered host materials not only facilitate seamless integration with optoelectronic devices but also enable the formation of heterostructures with on-demand functionality. Furthermore, their atomic thickness renders them particularly suitable for sensing applications. However, the short coherence times of the spin defects in hBN limit them in quantum applications that require extended coherence time. One primary reason is that both boron and nitrogen atoms have non-zero nuclear spins. Here, we present another 2D material germanium disulfide ($\beta$-GeS$_2$) characterized by a wide bandgap and potential nuclear-spin-free lattice. This makes it as a promising host material for spin defects that possess long-coherence time. Our findings reveal the presence of more than two distinct types of spin defects in single-crystal $\beta$-GeS$_2$. Coherent control of one type defect has been successfully demonstrated at both 5 K and room temperature, and the coherence time $T_2$ can achieve tens of microseconds, 100-folds of that of negatively charged boron vacancy (V$_{\text{B}}^-$) in hBN, satisfying the minimal threshold required for metropolitan quantum networks--one of the important applications of spins. We entatively assign the observed optical signals come from substitution defects. Together with previous theoretical prediction, we believe the coherence time can be further improved with optimized lattice quality, indicating $\beta$-GeS$_2$ as a promising host material for long-coherence-time spins.
• Abstract（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素(hBN)のような原子的に薄い2次元(2次元)材料におけるスピン欠陥は、その潜在的な量子応用に大きな注目を集めている。 層状ホスト材料は光電子デバイスとのシームレスな統合を促進するだけでなく、オンデマンド機能によるヘテロ構造の形成を可能にする。 さらに、原子の厚さは、特にセンシング用途に適している。 しかし、hBNにおけるスピン欠陥の短いコヒーレンス時間は、長いコヒーレンス時間を必要とする量子アプリケーションにおいてそれらを制限する。 主な理由は、ホウ素原子と窒素原子の両方が非ゼロ核スピンを持つからである。 ここでは,2次元材料であるジスルフィドゲルマニウム(\beta$-GeS$_2$)について述べる。 これにより、長いコヒーレンス時間を持つスピン欠陥の宿主材料として期待できる。 その結果, 単結晶$\beta$-GeS$_2$のスピン欠陥が2種類以上存在することがわかった。 1種類の欠陥のコヒーレント制御は5Kと室温の両方で成功し、コヒーレンス時間$T_2$は、hBNにおける負電荷のホウ素空孔(V$_{\text{B}}^-$)の数十マイクロ秒(100倍)を達成でき、スピンの重要な応用の1つである大都市圏量子ネットワークに必要な最小限の閾値を満たす。 我々は、置換欠陥から観測された光信号を積極的に割り当てる。 これまでの理論的予測とともに、コヒーレンス時間が最適化された格子品質によりさらに改善され、長いコヒーレンススピンの有望なホスト材料として$\beta$-GeS$_2$が期待できる。

関連論文リスト

• Single nuclear spin detection and control in a van der Waals material [7.00960815874496]
  近年,六方晶窒化ホウ素 (hBN) の層状ファンデルワールス (vdW) 材料に単一スピン欠陥が発見された。 我々は13ドルCイオン注入を用いてhBNに単一スピン欠陥を発生させ、3種類の異なる欠陥を同定した。 VdW材料における原子スケールNMRと個々の核スピンのコヒーレント制御を初めて実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-09-03T04:47:35Z)
• Spin-phonon decoherence in solid-state paramagnetic defects from first principles [79.4957965474334]
  ダイヤモンドと六方晶窒化ホウ素の常磁性欠陥はスピンと光学特性のユニークな組み合わせを持ち、固体量子ビットを形成する。 これらのスピン量子ビットのコヒーレンスはスピンフォノン緩和によって著しく制限されているが、この過程の完全な理解はまだ得られていない。 ゼロフィールド分割の低周波2フォノン変調がスピン緩和とデコヒーレンスの原因であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-22T13:48:05Z)
• A first-principles calculation of electron-phonon interactions for the $\text{C}_2\text{C}_\text{N}$ and $\text{V}_\text{N}\text{N}_\text{B}$ defects in hexagonal boron nitride [52.77024349608834]
  2次元ヘキサゴナル窒化ホウ素(h-BN)の量子放出体は大きな関心を集めている。 室温におけるh-BNフレークから放出されるフーリエ変換(FT)制限光子の最近の観測
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-07-28T23:31:38Z)
• Developing a Chemical and Structural Understanding of the Surface Oxide in a Niobium Superconducting Qubit [46.6940373636939]
  我々はニオブ膜からパターン化したトランスモン試験装置の環境条件で形成される表面酸化物の詳細な評価を行う。 構造解析の観点では、Nb$ 1-2$O$_5$領域は自然界において半結晶であることが分かる。 アモルファス領域は酸素空孔を含む傾向が強く、ニオブと酸素原子の間の結合が弱いことが観察された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-16T16:00:57Z)
• Review on coherent quantum emitters in hexagonal boron nitride [91.3755431537592]
  六方晶窒化ホウ素の欠陥中心の現況を光学的コヒーレント欠陥中心に焦点をあてて論じる。 スペクトル遷移線幅は室温でも異常に狭いままである。 この分野は、量子光学、量子フォトニクス、スピン光学などの量子技術への影響で広い視点に置かれている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-01-31T12:49:43Z)
• Decoherence of V$_{\rm B}^{-}$ spin defects in monoisotopic hexagonal boron nitride [0.0]
  六方晶窒化ホウ素(hBN)のスピン欠陥は、柔軟な2次元量子センシングプラットフォームの設計において有望な量子システムである。 ここでは、近赤外線にブロードバンドフォトルミネッセンス信号を含むスピン欠陥の同位体依存特性を調べるために、hBN結晶に10$Bまたは11$Bの等方的に富む。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-19T15:51:07Z)
• Generation of Spin Defects by Ion Implantation in Hexagonal Boron Nitride [0.0]
  二次元材料のスピン欠陥は、そのアトマティック厚みから量子センシングにおいてユニークな優位性を持つと考えられている。 ここでは、六方晶窒化ホウ素のスピン特性に優れた負のホウ素荷電空孔(V$ _textB- $)をイオン注入により生成できることを実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-05-25T15:59:15Z)
• Hybridized defects in solid-state materials as artificial molecules [0.0]
  本稿では, 固体中の人工分子の形成について紹介し, 量子光電子物質の制御における新たな自由度を導入する。 面欠陥対 CH$_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。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-16T19:00:02Z)
• Mesoscopic quantum superposition states of weakly-coupled matter-wave solitons [58.720142291102135]
  我々は原子ソリトンジョセフソン接合(SJJ)素子の量子特性を確立する。 量子領域におけるSJJ-モデルは、全粒子数の2乗に比例した有効非線形強度のため、特異な特徴を示すことを示す。 得られた量子状態は、絡み合ったフォック状態の小さな成分が存在する場合、凝縮物からの粒子損失がほとんどないことに抵抗性があることが示されている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-26T09:26:19Z)
• Room Temperature Coherent Control of Spin Defects in hexagonal Boron Nitride [0.0]
  スピン状態がアクセス可能な固体の光学活性欠陥は、固体量子情報やセンシング用途の候補として有望である。 六方晶窒化ホウ素(hBN)におけるホウ素空孔中心のアンサンブルのコヒーレント制御の実現 量子技術におけるファン・デル・ワールス材料の利用には,本研究の成果が重要である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-10-23T16:31:37Z)
• A multiconfigurational study of the negatively charged nitrogen-vacancy center in diamond [55.58269472099399]
  広帯域ギャップ半導体の深い欠陥は、量子センシングと情報応用を実現するための主要な量子ビット候補として現れている。 ここでは、単一粒子処理とは異なり、伝統的に原子/分子に予約されていた多重構成量子化学法は、これらの欠陥中心の電子状態の多体特性を正確に記述する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-08-24T01:49:54Z)

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。