磁场依赖的 VB- 自旋去相干于六方形硼氮化物：第一性原理研究
量子物理
2025-09-03 v3 应用物理
摘要
负电硼空位 (VB-) 于 h-BN 中是一个作为二维材料中可光学控制的自旋量子比特的自旋-1 缺陷。对其自旋去相干的精确理解对于将其应用于稳健的量子比特平台至关重要。本文采用第一性原理量子多体模拟方法，研究 VB- 在 h-BN 中密集核自旋浴中的去相干，磁场范围为 0.01 至 3 T，考虑同位变体 h-10B14N、h-11B14N、h-10B15N 和 h-11B15N。观察到一种转换边界 (TB)，其中支配性去相干机制发生变化：在 TB 以下，亚微秒级去相干由独立的核自旋动力学主导；在 TB 以上，成对翻转-翻转过程占主导，使 T2 延长至数十微秒。解析预测显示，h-10B14N 的 TB 位于 0.502 T，h-11B14N 的 TB 位于 0.205 T。由于 10B (I = 3) 的核自旋更大，导致其在更大的磁场范围内产生更强的核调制，从而实现更大的 TB。解析方法还解释了在 TB 以下观察到的磁场不敏感的快速调制。这些发现阐明了具有大核自旋 (I >= 1) 的密集核自旋浴在 VB- 去相干中的作用，为构建同位素工程化 h-BN 自旋量子比特提供了设计原则。
引用
@article{arxiv.2505.03306,
title = {Magnetic-field dependent VB- spin decoherence in hexagonal boron nitrides: A first-principles study},
author = {Jaewook Lee and Hyeonsu Kim and Huijin Park and Hosung Seo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.03306},
year = {2025}
}
备注
46 pages, 15 figures