論文の概要: Electron spin resonance with scanning tunneling microscopy: a tool for an on-surface quantum platform of identical qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.10079v1
• Date: Thu, 15 May 2025 08:34:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-16 22:29:06.244492
• Title: Electron spin resonance with scanning tunneling microscopy: a tool for an on-surface quantum platform of identical qubits
• Title（参考訳）: 走査トンネル顕微鏡を用いた電子スピン共鳴--同じ量子ビットを持つ地上量子プラットフォームのためのツール
• Authors: Deung-Jang Choi, Soo-hyon Phark, Andreas J. Heinrich, Nicolás Lorente,
• Abstract要約: 走査トンネル顕微鏡(STM)における電子スピン共鳴(ESR)の統合により、固体表面における原子スピンと分子スピンの全電気的制御が可能となった。 我々はESR-STMの最近の進歩を紹介し、原子スケール量子ビットへの応用と分子量子ビット系の拡張に焦点を当てた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Integration of electron spin resonance (ESR) in a scanning tunneling microscope (STM) has enabled an all-electrical control of atomic and molecular spins on solid surfaces with atomic-scale precision and energy resolution beyond thermal limitations. Further, coherent manipulation and detection of individual spins in an ESR-STM establishes a powerful quantum platform, allowing for the implementation of fundamental quantum logic operations to on-surface identical qubits. In this review, we introduce recent advances of ESR-STM, focusing on its application to atomic-scale qubits and extension to molecular qubit systems. We discuss the principles underlying ESR-STM, followed by single-spin addressability, coherent control via Rabi oscillations, and quantum state readout through frequency-resolved detection. We further demonstrate multi-qubit control architectures enabled by atom manipulation and local magnetic field engineering, culminating in the realization of multi-qubit logic gates such as the Controlled-NOT and Toffoli gates. These implementations highlight the specialty of ESR-STM towards atomic-scale quantum circuits. Indeed, ESR-STM can be an excellent tool to perform and evaluate quantum operations in molecular qubits. The results reviewed in this collection establish ESR-STM as a versatile tool for advancing quantum coherent science at the atomic and molecular level in solid-state environments.
• Abstract（参考訳）: 走査トンネル顕微鏡(STM)における電子スピン共鳴(ESR)の統合により、原子スケールの精度と熱制限を超えるエネルギー分解能を持つ固体表面における原子スピンと分子スピンの全電気的制御が可能となった。 さらに、ESR-STMにおける個々のスピンのコヒーレントな操作と検出は強力な量子プラットフォームを確立し、地上の同一量子ビットへの基本量子論理演算の実装を可能にする。 本稿では、ESR-STMの最近の進歩について紹介し、原子スケール量子ビットへの応用と分子量子ビット系の拡張に焦点をあてる。 本稿ではESR-STMの基礎となる原理,単一スピンアドレス性,Rabi発振によるコヒーレント制御,周波数分解検出による量子状態の読み出しについて論じる。 さらに、原子操作や局所磁場工学によって実現されるマルチキュービット制御アーキテクチャを実証し、制御NOTやトフォリゲートといったマルチキュービット論理ゲートの実現を導いた。 これらの実装は、原子スケール量子回路へのESR-STMの特殊性を強調している。 実際、ESR-STMは分子量子ビットにおける量子演算の実行と評価に優れたツールである。 このコレクションでレビューされた結果は、固体環境における原子と分子レベルで量子コヒーレント科学を進めるための汎用的なツールとしてESR-STMを確立した。

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