利用扫描隧道显微镜驱动的电子自旋共振量子门揭示自旋纠缠
量子物理
2025-12-30 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
量子纠缠是量子信息处理的基本资源，其可控的生成与检测仍是可扩展量子架构中的关键挑战。在此，我们通过结合电子自旋共振与扫描隧道显微镜（ESR-STM）实现量子门，在固态平台上数值论证了纠缠自旋态的确定性生成。以 MgO/Ag(100) 基底上的两个钛原子为模型，我们构建了一个双量子比特系统，其动力学通过定制的微波脉冲序列进行相干操控。我们通过依次实现 Hadamard 门和受控非门生成了贝尔态，并使用基于量子主方程的代码 TimeESR 评估了其保真度和并发度。我们的结果表明，ESR-STM 能够以显著的保真度创建纠缠态。这项研究为实现基于原子的量子电路铺平了道路，并突显了 ESR-STM 作为在表面探测和工程化纠缠态的强大工具。
引用
@article{arxiv.2505.09428,
title = {Unraveling spin entanglement using quantum gates with scanning tunneling microscopy-driven electron spin resonance},
author = {Eric D. Switzer and Jose Reina-Gálvez and Géza Giedke and Talat S. Rahman and Christoph Wolf and Deung-Jang Choi and Nicolás Lorente},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.09428},
year = {2025}
}