論文の概要: Coherent microwave control of coupled electron-muon centers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.24023v1
• Date: Mon, 31 Mar 2025 12:50:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-01 14:34:37.556931
• Title: Coherent microwave control of coupled electron-muon centers
• Title（参考訳）: 電子-ミューオン結合中心のコヒーレントマイクロ波制御
• Authors: Andrin Doll, Chennan Wang, Thomas Prokscha, Jan Dreiser, Zaher Salman,
• Abstract要約: 我々は、結合した電子-ムーンスピン状態、すなわち水素の軽い同位体であるモニウムからなる量子系を研究する。 スピン遷移のマイクロ波励起による最も基本的なコヒーレント制御手法を実証する。 これらの能力は、孤立結合スピンに対する環境の影響を調べる強力なツールとなると期待している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Coherent control by means of tailored excitation is a key to versatile experimental schemes for spectroscopic investigation and technological utilization of quantum systems. Here we study a quantum system which consists of a coupled electron-moun spin state, i.e., muonium, a light isotope of hydrogen. We demonstrate the most fundamental coherent control techniques by microwave excitation of spin transitions, namely driven Rabi oscillations and Ramsey fringes upon free evolution. Unprecedented performance is achieved by the microwave hardware devised for these experiments, which enables coherent spin manipulation of individual, isolated, muonium centers. For muonium formed in SiO$_2$ with strong electron-muon hyperfine interaction, a virtually undamped free precession signal is observed up to a 3.5 $\mu$s time window. For muonium formed in Si with weak and anisotropic hyperfine interaction, a strong drive at the multi-quantum transition decouples the muonium center from its magnetic environment formed by the bath of $^{29}$Si nuclear spins at natural abundance. We expect that these capabilities will provide a powerful tool to investigate the effect of the environment on isolated coupled spins, uncover the details of coupled electron-muon systems in matter and validate quantum electrodynamics in the context of muonium spectroscopy.
• Abstract（参考訳）: 調整励起によるコヒーレント制御は、分光学的研究と量子システムの技術利用のための多用途実験計画の鍵となる。 ここでは、結合した電子-ムーンのスピン状態、すなわち水素の軽い同位体であるモニウムからなる量子系を研究する。 我々は、スピン遷移のマイクロ波励起による最も基本的なコヒーレント制御技術、すなわち、自由進化におけるラビ振動とラムゼイ線を実証する。 先行しない性能は、これらの実験のために考案されたマイクロ波ハードウェアによって達成され、個々の孤立したミューニウム中心のコヒーレントスピン操作を可能にする。 強い電子-ミューオン超微粒子相互作用を持つSiO$_2$で生成したミューオニウムでは、実質的に無害なフリープレセッション信号が3.5$\mu$sの時間窓まで観測される。 弱い異方性相互作用を持つSi中で形成されるムニウムでは、多量子遷移時の強い駆動は、自然存在下での$^{29}$Si核スピンの浴によって形成された磁気環境からムニウム中心を分離する。 これらの能力は、分離された結合されたスピンに対する環境の影響を調査し、物質中の結合した電子-ミューオン系の詳細を明らかにし、ミューニウム分光の文脈で量子電磁力学を検証するための強力なツールを提供することを期待している。

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