Technologie Entwicklung-Neuartige Spin-Defekte in Festkörpern
Quantensensorik mit Spindefekten in hexagonalem Bornitrid
Optisch aktive Spins in hexagonalem Bornitrid (hBN) erregen in letzter Zeit aufgrund des Betriebs bei Raumtemperatur und der möglichen Ko-Integration der Spin-Defekt-Sensoren in ultradünne Halbleiter-Heterostrukturen erhöhte Aufmerksamkeit. Der VB-Spin (S=1) kann mit Hilfe der optisch detektierten Magnetresonanz (ODMR) erfasst werden. Der optische Auslesekontrast des VB-Spin-Zustands ist jedoch relativ gering und zerfällt schnell, so dass die Verwendung für Quantensensoranwendungen begrenzt ist, bis eine effizientere Mikrowellenkontrolle und eine optimierte Defekterzeugung mit langen Spinphasenkohärenzzeiten entwickelt werden. Hier zeigen wir die kohärente Kontrolle der VB-Spin-Defekte und nutzen ein gepulstes dynamisches Entkopplungsprotokoll CPMG, um die T2-Kohärenzzeit um bis zu zwei Größenordnungen zu verlängern. Mit der verlängerten Spin-Kohärenzzeit adressieren wir neue Anwendungen wie die Detektion von AC-Magnetfeldern und Sequenzen für Ambient Quantum Imaging.
Figure: Extending the coherence time of the optically active spin defect. Using dynamical decoupling sequences with various number of pulses (designated in the left of the Figure), the coherence time can be extendet by about two orders of magnitude. This enables the used of advanced quantum sensing techniques that were previously unaccesible.
Publikationen
R. Rizzato, M. Schalk, S. Mohr, P.J. Leibold, J.C. Hermann, F. Bruckmainer, P. Ji, G.V. Astakhov, U. Kentsch, M. Helm, A.V. Stier, J.J. Finley, D.B. Bucher°, Extending the coherence time of spin defects in hBN enables advanced qubit control and quantum sensing. Nature Communications, 14, 5089 (2023)