超薄氧化镁上单钛吸附原的自旋态工程
介观与纳米尺度物理
2026-03-05 v1
摘要
超薄绝缘薄膜上的单原子吸附原为实现基于固体表面上原子级全同且可单独寻址的自旋量子比特的自下而上量子架构提供了一条有前景的途径。工程化量子相干自旋纳米结构的一个关键挑战在于理解和控制单个吸附原的自旋态。在这项工作中，我们结合扫描隧道显微镜和电子自旋共振，研究了吸附在MgO/Ag(100)表面上的单个钛（Ti）原子。我们的测量揭示了两种不同的自旋态， 和 ，这取决于局部吸附位点和MgO薄膜的厚度。密度泛函理论计算表明，Ti吸附原呈现Ti 构型，在4和3价电子壳层中约有3个电子。使用多轨道原子多重态计算，自旋的位点依赖性可以被解释为自旋极化和去极化轨道之间的电荷重新分布。这些发现凸显了表面支撑的单原子作为具有可调自旋和电荷态的自旋量子比特的潜力，从而在表面上实现多功能量子平台的过程中实现逐原子控制。
引用
@article{arxiv.2507.23299,
title = {Spin-State Engineering of Single Titanium Adsorbates on Ultrathin Magnesium Oxide},
author = {Soo-hyon Phark and Hong Thi Bui and We-hyo Seo and Yaowu Liu and Valeria Sheina and Curie Lee and Christoph Wolf and Andreas J. Heinrich and Roberto Robles and Nicolas Lorente},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.23299},
year = {2026}
}