論文の概要: A single optically detectable tumbling spin in silicon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.15590v1
• Date: Fri, 17 Oct 2025 12:38:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-20 20:17:34.617525
• Title: A single optically detectable tumbling spin in silicon
• Title（参考訳）: シリコン中の単一光学的検出可能な転がりスピン
• Authors: Félix Cache, Yoann Baron, Baptiste Lefaucher, Jean-Baptiste Jager, Frédéric Mazen, Frédéric Milési, Sébastien Kerdilès, Isabelle Robert-Philip, Jean-Michel Gérard, Guillaume Cassabois, Anaïs Dréau,
• Abstract要約: 我々は、G中心と呼ばれるシリコンの蛍光タンブリング欠陥の単一スピン分光を実証した。 結晶の個々の配向の間を飛び跳ねるスピン主軸から生じる微細な磁気構造を明らかにする。 欠陥の原子配向をモデル化することにより、スピン転位がマイクロ波磁場との結合のばらつきを引き起こすことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Electron spin resonance spectroscopy is a widely used technique for analyzing the microscopic structure, local environment and reorientation of atomic and molecular systems. Conventional inductive detection methods typically require to probe more than a billion of electron spins such that single atom motion is hidden through ensemble averaging. While several single spin spectroscopy methods are currently available, they have been so far limited to static systems. Here we demonstrate single spin spectroscopy of a fluorescent tumbling defect in silicon called the G center, behaving as a pseudo-molecule randomly reorienting itself in the crystalline matrix. Using high-resolution spin spectroscopy, we reveal a fine magnetic structure resulting from the spin principal axes jumping between discrete orientations in the crystal. By modeling the atomic reorientation of the defect, we demonstrate that spin tumbling induces variations in the coupling to the microwave magnetic field, enabling position-dependent Rabi frequencies to be detected in coherent spin control experiments. By virtue of its pseudo-molecule configuration, the G center in silicon is a unique quantum system to investigate the mutual interaction between optical, spin and rotation properties in a highly versatile material.
• Abstract（参考訳）: 電子スピン共鳴分光法(Electron spin resonance spectroscopy)は、原子・分子系の微細構造、局所環境、再配向を分析するために広く用いられる技術である。 従来の誘導検出法では、平均的なアンサンブルによって単一の原子の動きが隠されるような10億個以上の電子スピンを探索する必要がある。 現在、いくつかの単一スピン分光法が利用可能であるが、それらは今のところ静的システムに限られている。 ここでは、G中心と呼ばれるシリコンの蛍光タンブリング欠陥の単一スピン分光を行い、結晶マトリックスにランダムに配向する擬分子として振る舞う。 高分解能スピン分光法を用いて、結晶の離散配向の間を飛び回るスピン主軸から生じる微細な磁気構造を明らかにする。 欠陥の原子配向をモデル化することにより、スピン転位はマイクロ波磁場とのカップリングのバリエーションを誘導し、コヒーレントスピン制御実験において位置依存型Rabi周波数の検出を可能にすることを示した。 擬分子配置により、シリコン中のG中心は、光学的、スピン的、回転的特性の相互相互作用を研究するユニークな量子系である。

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