离子自旋单次读出
介观与纳米尺度物理
2025-08-22 v3 量子物理
摘要
核自旋因其与环境的优异隔离而拥有长寿命磁态。同时，与其周围环境有限相互作用是实现读出和写入自旋状态所必需的。因此，对核自旋原子环境的详尽了解和控制是优化量子信息应用条件的关键。虽然各种平台已实现核自旋的单次读出，但其直接环境要么是未知的，要么无法在原子尺度上可控地修改。扫描隧道显微镜（STM）结合电子自旋共振（ESR），可通过超量相互作用提供单个核自旋的原子尺度信息。本文我们演示了对单个 Ti 核自旋的单次读出。采用脉冲测量方案，我们发现其寿命约为数秒。此外，我们通过研究其对 ESR 驱动和隧穿电流的响应，阐明了核自旋的泵浦与松弛机制，这些发现得到模型计算的支持。这些发现为核自旋松弛的原子尺度本质提供了见解，也与发展原子组装量子比特平台相关。
引用
@article{arxiv.2410.08704,
title = {Single-shot readout of the nuclear spin of an on-surface atom},
author = {Evert W. Stolte and Jinwon Lee and Hester G. Vennema and Rik Broekhoven and Esther Teng and Allard J. Katan and Lukas M. Veldman and Philip Willke and Sander Otte},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.08704},
year = {2025}
}
备注
34 pages including 5 figures, 4 supplementary notes, 9 supplementary figures, and 1 supplementary table