論文の概要: Tailoring nuclear spins order with defects: a Quantum-TCAD study
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.19675v1
- Date: Tue, 25 Mar 2025 14:01:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-26 16:53:47.721080
- Title: Tailoring nuclear spins order with defects: a Quantum-TCAD study
- Title（参考訳）: 欠陥のある核スピンの配位:量子-TCADによる研究
- Authors: Gaetano Calogero, Ioannis Deretzis, Giuseppe Fisicaro, Damiano Ricciarelli, Rosario Gaetano Viglione, Antonino La Magna,
- Abstract要約: 原型システムは、平面外のスピンドライバ/プローブと相互作用するスピンの2次元順序分布を特徴とする。
広帯域半導体では、開体積点欠陥とミラー指数の低い官能化面によって実現できる。
超格子性モンテカルロによるシステム生成過程をシミュレーションし, 時間依存条件下でのエピタキシャル成長が, 制御された表面欠陥の多量化や破壊を実現するための有効な方法であることを実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: The full design of relevant systems for quantum applications, ranging from quantum simulation to sensing, is presented using a combination of atomistic methods. A prototypical system features a two-dimensional ordered distribution of spins interacting with out-of-plane spin drivers/probes. It could be realized in wide-bandgap semiconductors through open-volume point defects and functionalized surfaces with low Miller indexes. We study the case of defect electron spins (driver / probe) interacting via hyperfine coupling with $S=1/2$ nuclear spins of H atoms chemisorbed onto \hkl(001) and \hkl(111) 3C-SiC surfaces. We simulate the system fabrication processes with super lattice kinetic Monte Carlo, demonstrating that epitaxial growth under time-dependent conditions is a viable method for achieving controlled abundance or depletion of near-surface point defects. Quantum features are evaluated by means of extensive numerical analysis at a full quantum mechanical level based on calibrated models of interacting spin systems. This analysis includes both stationary (relative stability of ordered states) and time-dependent (protocols) conditions, achieved varying the model parameters (in our case the atomic structure and the external field). We identify a rich scenario of metastable spin-waves in the quantum simulation setting. The interaction between protocols and variable system configurations could hinder the effectiveness of the preparation/measurement phases.
- Abstract（参考訳）: 量子シミュレーションからセンシングまで、関連する量子アプリケーションのためのシステムの全設計は、原子論的手法の組み合わせを用いて提示される。
原型システムは、平面外のスピンドライバ/プローブと相互作用するスピンの2次元順序分布を特徴とする。
広帯域半導体では、開体積点欠陥とミラー指数の低い官能化面によって実現できる。
欠陥電子スピン(ドライバ/プローブ)が超微粒子結合を介して相互作用する場合、hkl(001) および \hkl(111) 3C-SiC表面上に化学吸着されたH原子の$S=1/2$核スピンと相互作用する。
超格子性モンテカルロによるシステム生成過程をシミュレーションし, 時間依存条件下でのエピタキシャル成長が, 制御された表面欠陥の多量化や破壊を実現するための有効な方法であることを実証した。
相互作用するスピン系のキャリブレーションモデルに基づいて、完全な量子力学的レベルでの広範な数値解析により量子特性を評価する。
この分析には、定常状態(秩序状態の相対安定性)と時間依存状態(プロトコール)の両方が含まれ、モデルパラメータ(この場合原子構造と外部磁場)を変化させる。
量子シミュレーション設定において、準安定スピン波の豊富なシナリオを同定する。
プロトコルと可変システム構成の相互作用は、準備/測定フェーズの有効性を阻害する可能性がある。
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