論文の概要: Atomic-Scale Quantum Control of Single Spin Defects in a Two-Dimensional Semiconductor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.22301v1
• Date: Wed, 25 Feb 2026 18:38:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-27 18:41:22.36841
• Title: Atomic-Scale Quantum Control of Single Spin Defects in a Two-Dimensional Semiconductor
• Title（参考訳）: 2次元半導体における単一スピン欠陥の原子スケール量子制御
• Authors: Kwan Ho Au-Yeung, Wantong Huang, Johanna Matusche, Paul Greule, Jonas Arnold, Lovis Hardeweg, Máté Stark, Luise Renz, Affan Safeer, Daniel Jansen, Thomas Michely, Jeison Fischer, Wolfgang Wernsdorfer, Christoph Sürgers, Hannu-Pekka Komsa, Johannes Schwenk, Wouter Jolie, Philip Willke,
• Abstract要約: 固体の個々のスピン欠陥は量子技術の構成要素として期待されているが、その決定論的生成、個々のアドレス可能性、表面近傍での操作は大きな課題である。 本稿では,走査型トンネル顕微鏡と電子スピン共鳴を組み合わせた2次元半導体における固体欠陥の単一スピン制御を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Individual spin defects in solids are promising building blocks for quantum technologies, but their deterministic creation, individual addressability, and operation near surfaces remain major challenges. Two-dimensional materials provide an attractive alternative, as their single-layer thickness enables direct atomic-scale access to defect states. Here, we demonstrate single-spin control of solid-state defects in a two-dimensional semiconductor by a combination of scanning tunneling microscopy and electron spin resonance. We create and manipulate individual sulfur vacancies and carbon substitution defects in monolayer molybdenum disulfide and characterize their spin dynamics, including coherent control, at the single-defect level. Using atomic manipulation, we further engineer and probe spin-spin interactions between defect pairs. Our results demonstrate deterministic creation, addressability, coherent manipulation, and controlled coupling of individual spin defects within a single experimental platform. This establishes atomically engineered spin defects in two-dimensional semiconductors as a versatile class of controllable solid-state quantum systems and opens a route towards tailored quantum sensing experiments.
• Abstract（参考訳）: 固体の個々のスピン欠陥は量子技術の構成要素として期待されているが、その決定論的生成、個々のアドレス可能性、表面近傍での操作は大きな課題である。 2次元材料は、その単層膜厚が欠陥状態への直接原子スケールアクセスを可能にするため、魅力的な代替手段を提供する。 本稿では,走査型トンネル顕微鏡と電子スピン共鳴を組み合わせた2次元半導体における固体欠陥の単一スピン制御を実証する。 単層モリブデンジスルフィドにおける個別の硫黄空孔および炭素置換欠陥を生成・操作し、コヒーレント制御を含むスピンダイナミクスを単一欠陥レベルで特徴付ける。 原子操作を用いて、欠陥対間のスピン-スピン相互作用を更に研究し、探究する。 本研究は, 単一実験プラットフォーム内の個々のスピン欠陥の決定論的生成, アドレス性, コヒーレントな操作, および制御された結合性を示す。 これは2次元半導体の原子工学的なスピン欠陥を制御可能な固体量子系の汎用クラスとして確立し、調整された量子センシング実験への道を開く。

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