論文の概要: Spin-State Selective Excitation in Spin Defects of Hexagonal Boron Nitride
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.04448v1
- Date: Wed, 04 Jun 2025 21:09:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-06 21:53:49.424577
- Title: Spin-State Selective Excitation in Spin Defects of Hexagonal Boron Nitride
- Title（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素のスピン欠陥におけるスピン状態選択励起
- Authors: Mohammad Abdullah Sadi, Luca Basso, David A Fehr, Xingyu Gao, Sumukh Vaidya, Emmeline G Riendeau, Gajadhar Joshi, Tongcang Li, Michael E Flatté, Andrew M Mounce, Yong P Chen,
- Abstract要約: 六方晶窒化ホウ素(hBN)は量子センシングのための有望なプラットフォームとして出現している。
ここでは、円偏光マイクロ波駆動hBNにおける$V_textB-$スピン欠陥のスピン選択励起を実演する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.751833631221768
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Hexagonal boron nitride (hBN) has emerged as a promising two-dimensional platform for quantum sensing, due to its optically addressable spin defects, such as the negatively charged boron vacancy ($V_{\text{B}}^-$). Despite hBN being transferrable to close proximity to samples, spectral overlap of spin transitions due to large hyperfine interactions has limited its magnetic sensitivity. Here, we demonstrate spin-selective excitation of $V_{\text{B}}^-$ spin defects in hBN driven by circularly polarized microwave. Using a cross-shaped microwave resonance waveguide, we superimpose two orthogonally linearly polarized microwave shifted in phase from a RFSoC FPGA to generate circularly polarized microwaves. This enables selective spin $|0\rangle\rightarrow|-1\rangle$ or $|0\rangle\rightarrow|1\rangle$ excitation of $V_{\text{B}}^-$ defects, as confirmed by optically detected magnetic resonance experimentally and supported computationally. We also investigate the influence of magnetic field on spin-state selectivity. Our technique enhances the potential of hBN platform for quantum sensing through better spin state control and magnetic sensitivity particularly at low fields.
- Abstract（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素(hBN)は、負電荷のホウ素空孔(V_{\text{B}}^-$)のような、光学的に対処可能なスピン欠陥のため、量子センシングのための有望な2次元プラットフォームとして出現している。
hBNは試料に近接して移動可能であるが、大きな超微粒子相互作用によるスピン転移のスペクトル重なりは磁気感度を制限している。
ここでは、円偏光マイクロ波駆動hBNにおける$V_{\text{B}}^-$スピン欠陥のスピン選択励起を実演する。
交叉型マイクロ波共鳴導波路を用いて、RFSoC FPGAから位相シフトした2つの直交線形偏波マイクロ波を重畳し、円偏波マイクロ波を生成する。
これにより選択的スピン $|0\rangle\rightarrow|-1\rangle$ または $|0\rangle\rightarrow|1\rangle$ を$V_{\text{B}}^-$ 欠陥の励起が可能となり、実験的に検出された磁気共鳴によって確認され、計算的に支持される。
また、スピン状態選択性に対する磁場の影響についても検討する。
我々の技術は、特に低磁場でのスピン状態制御と磁気感度の向上を通じて、量子センシングのためのhBNプラットフォームの可能性を高める。
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