論文の概要: Roadmap: 2D Materials for Quantum Technologies
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.14973v1
- Date: Tue, 16 Dec 2025 23:59:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-18 17:06:26.807672
- Title: Roadmap: 2D Materials for Quantum Technologies
- Title（参考訳）: ロードマップ:量子技術のための2次元材料
- Authors: Qimin Yan, Tongcang Li, Xingyu Gao, Sumukh Vaidya, Saakshi Dikshit, Yue Luo, Stefan Strauf, Reda Moukaouine, Anton Pershin, Adam Gali, Zhenyao Fang, Harvey Stanfield, Ivan J. Vera-Marun, Michael Newburger, Simranjeet Singh, Tiancong Zhu, Mauro Brotons-Gisbert, Klaus D. Jöns, Brian D. Gerardot, Brian S. Y. Kim, John R. Schaibley, Kyle L. Seyler, Jesse Balgley, James Hone, Kin Chung Fong, Lin Wang, Guido Burkard, Yihang Zeng, Tobias Heindel, Serkan Ateş, Tobias Vogl, Igor Aharonovich,
- Abstract要約: 2次元(2D)材料は、量子技術の汎用的で強力なプラットフォームとして登場した。
このロードマップは、量子センシング、計算、通信、シミュレーションのために2D材料を利用する最近の進歩と今後の方向性を概説する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.526390846204909
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Two-dimensional (2D) materials have emerged as a versatile and powerful platform for quantum technologies, offering atomic-scale control, strong quantum confinement, and seamless integration into heterogeneous device architectures. Their reduced dimensionality enables unique quantum phenomena, including optically addressable spin defects, tunable single-photon emitters, low-dimensional magnetism, gate-controlled superconductivity, and correlated states in Moiré superlattices. This Roadmap provides a comprehensive overview of recent progress and future directions in exploiting 2D materials for quantum sensing, computation, communication, and simulation. We survey advances spanning spin defects and quantum sensing, quantum emitters and nonlinear photonics, computational theory and data-driven discovery of quantum defects, spintronic and magnonic devices, cavity-engineered quantum materials, superconducting and hybrid quantum circuits, quantum dots, Moiré quantum simulators, and quantum communication platforms. Across these themes, we identify common challenges in defect control, coherence preservation, interfacial engineering, and scalable integration, alongside emerging opportunities driven by machine$-$learning$-$assisted design and integrated experiment$-$theory feedback loops. By connecting microscopic quantum states to mesoscopic excitations and macroscopic device architectures, this Roadmap outlines a materials-centric framework for integrating coherent quantum functionalities and positions 2D materials as foundational building blocks for next-generation quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 2次元(2D)材料は、原子スケール制御、強い量子閉じ込め、異種デバイスアーキテクチャへのシームレスな統合を提供する、量子技術の汎用的で強力なプラットフォームとして登場した。
次元の減少は、光学的に対応可能なスピン欠陥、可変単一光子放射体、低次元磁気、ゲート制御超伝導、モアレ超格子の相関状態など、ユニークな量子現象を可能にする。
このロードマップは、量子センシング、計算、通信、シミュレーションのための2D材料の利用における最近の進歩と今後の方向性を概観する。
我々は、スピン欠陥と量子センシング、量子エミッタと非線形フォトニクス、計算理論とデータ駆動による量子欠陥の発見、スピントロニクスとマグノンデバイス、キャビティエンジニアリングされた量子材料、超伝導とハイブリッド量子回路、量子ドット、モアレ量子シミュレータ、量子通信プラットフォームについて調査する。
これらのテーマ全体で、欠陥制御、コヒーレンス保存、界面エンジニアリング、スケーラブルな統合における一般的な課題を特定し、マシン$$$ラーニング$-$assistedデザインと統合実験$-$theoryフィードバックループによって駆動される新たな機会を特定します。
このロードマップは、ミクロな量子状態とメソスコピックな励起とマクロなデバイスアーキテクチャを結びつけることで、コヒーレントな量子機能を統合するための材料中心のフレームワークを概説し、次世代量子技術の基礎的な構成要素として2D材料を配置する。
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