Coherent control of Floquet-engineered magnon frequency combs
Radboud University（拉德堡德大学）
本文针对磁振子频率梳的相干控制问题，提出利用纳秒电压脉冲调节脉冲参数控制磁振子与涡旋核的非线性能量转移，实现Floquet工程化磁振子频率梳的启动或抑制，确立了涡旋磁系统作为Floquet工程平台的潜力。
2025-11-19 cond-mat.mes-hall
Control of atomic reconstruction and quasi-1D excitons in strain-engineered moiré heterostructures
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Carl von Ossietzky University（卡尔·冯·奥西茨基大学）；Ioffe Institute（约费研究所）；Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；University of Göttingen（哥廷根大学）；Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Chinese Academy of Sciences (CAS)（中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
研究通过应变与原子重构的相互作用，将二维近-commensurate异质结构中的三角摩尔图案转化为一维阵列，实现激子在域墙中的近100%线极化发射，展示了应变工程在设计可编程量子特性摩尔系统中的潜力。
2025-04-11 cond-mat.mes-hall
Controlled quantum dot formation in atomically engineered graphene nanoribbons field-effect transistors
石墨烯纳米带（GNRs）已经引起了全世界研究人员的强烈兴趣，因为它们构成了一类新兴的量子设计材料。在电子应用中开发它们的主要挑战包括可靠的接触，由于它们的小尺寸（$<$ 50 nm）而变得复杂，以及在器件集成时保持它们的物理特性。在这个实验和理论相结合的研究中，我们报告的量子点（QD）的原子精度GNRs集成在一个设备的几何行为。该器件由转移到石墨烯电极上的对准的5原子宽GNRs（5-AGNRs）的膜组成，具有亚5 nm的纳米间隙。我们证明了窄带隙5-AGNR在室温下表现出类似金属的行为，导致在低偏压下的线性IV曲线和在低于150 K的温度下的单电子晶体管行为。通过在13 K下进行分子水平的光谱学，我们获得了200-300 meV范围内的附加能量。DFT计算预测可比的附加能量，并揭示存在两个电子状态的带隙内的无限长的5-AGNRs时占。通过证明器件集成后5-AGNRs电子特性的保留，如传输光谱所示，我们的研究在实现更奇特的基于GNR的纳米电子器件方面迈出了关键的一步。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall
Atomic-scale access to long spin coherence in single molecules with scanning force microscopy
理解和控制开放量子系统中的退相干是科学中的基本兴趣，而实现长相干时间对于量子信息处理是至关重要的。虽然在单个孤立系方面取得了很大进展，并且已经证明了具有纳米级分辨率的单自旋电子自旋共振（ESR），但复杂固态量子器件的构建最终需要将环境控制到原子尺度，这可能通过具有原子和分子表征和操纵能力的扫描探针显微镜来实现。因此，最近在扫描隧道显微镜（STM）中实施ESR是实现这一目标的一个里程碑，随后很快就出现了相干振荡，可调偶极和交换耦合以及获得具有真实空间原子分辨率的核自旋的演示。原子操纵甚至激发了实现第一个人造原子尺度量子设备的雄心。然而，该方法固有的基于电流的感测限制了相干时间。在这里，我们展示了泵探测ESR原子力显微镜检测电子自旋之间的非平衡三重态的个别并五苯分子的转变。这些跃迁的光谱表现出亚纳电子伏的能量分辨率，允许局部歧视的分子，只有不同的同位素配置。此外，电子自旋可以在数十微秒内进行相干操纵，可能不受检测方法的限制，但受分子性质的限制。单分子ESR原子力显微镜可以与原子操作和表征相结合，从而为原子定义良好的量子组件铺平了道路，具有长相干时间和局部量子传感实验。
2023-03-22 cond-mat.mes-hall
Gate-defined wires in twisted bilayer graphene: from electrical detection of inter-valley coherence to internally engineered Majorana modes
扭曲双层石墨烯（TBG）实现了一个高度可调的，强相互作用的系统，具有超导性和各种相关的绝缘状态。我们在TBG中建立了具有邻近诱导自旋轨道耦合的门定义线，作为揭示相关绝缘体性质的工具$(i)$和基于Majorana的拓扑量子位的平台$(ii)$。特别是，我们表明，能带结构的栅极定义的线沉浸在一个“谷间相干”相关绝缘体继承电可检测指纹的对称性破缺本地后者。在导线的一侧由超导TBG区域包围，在另一侧由谷间相干相关绝缘体包围，进一步使得能够形成马约拉纳零模式-甚至可能在零磁场下，这取决于存在的精确的破磁顺序。我们的方案不仅引入了一种依赖于内部产生的邻近效应的高度门可调拓扑量子比特介质，而且还可以揭示TBG中的库珀配对机制。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Local control of a single nitrogen-vacancy center by nanoscale engineered magnetic domain wall motions
该研究利用纳米尺度可重构磁畴壁运动调控单个NV中心的局域磁场，实现其光致发光、能级与相干时间的可靠控制，并关联器件磁输运，为混合量子自旋电子学接口提供平台。
2023-11-21 cond-mat.mes-hall
Topological and trivial domain wall states in engineered atomic chains
在最近的一篇文章中，Huda等人证明了c（2 $\times$ 2）氯化Cu（100）中的可调拓扑结构域壁态。他们的系统允许通过扫描隧道显微镜（STM）的尖端使用原子操纵来实验性地调整畴壁状态。他们实现了两个典型的一维模型，如三聚体和耦合二聚体链的拓扑域壁态。然而，他们并没有区分平凡畴壁态的拓扑在他们的模型。因此，一个特定畴壁的所有状态都不是拓扑的，而是平凡的。在这里，我们展示了为什么特定的畴壁状态是微不足道的，以及如何使它们拓扑。这种拓扑考虑将为今后人工原子链中拓扑畴壁态的研究提供更清晰的思路。
2021-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Extending the Electron Spin Coherence Time of Atomic Hydrogen by Dynamical Decoupling
研究了氢原子在八倍半硅氧烷笼中的电子自旋退相干。通过应用Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）脉冲序列，我们显着抑制了由于核自旋触发器的低频噪声，直到观察到最大T2 = 56 us的点。此外，动态去耦与CPMG序列揭示了存在两个来源的高频噪声：第一，一个波动的磁场与质子拉莫尔频率，相当于经典的磁场噪声所施加的笼有机取代基的1H核自旋，第二，退相干由于电子和内部的29 Si核自旋之间的纠缠的笼。
2013-04-01 cond-mat.mes-hall
Uncovering the Triplet Ground State of Triangular Graphene Nanoflakes Engineered with Atomic Precision on a Metal Surface
石墨烯可以在定制的开壳纳米结构中产生大的磁矩，例如三角形，一种具有锯齿形边缘的三角形石墨烯。目前在表面上设计石墨烯纳米系统的方法成功地产生了原子级精确的开壳结构，但迄今为止，它们的净自旋的证明仍然难以捉摸。在这里，我们制造了三角形的石墨烯系统，并证明它们具有自旋$S=1$基态。扫描隧道光谱识别指纹不足的$S=1$近藤状态\rev{these}薄片在低温下，信号的两个自旋之间的主导铁磁相互作用。结合模拟的基础上的平均场哈伯德模型，我们表明，这$S=1$ $π$ -顺磁性是强大的，并可以操纵到一个$S=1/2$状态，通过添加额外的H-原子的自由基网站。\rev {我们的结果表明，高自旋石墨烯薄片的$π$ -顺磁性可以在表面上存活，从而打开了研究石墨烯系统中相互作用的$π$ -自旋的量子行为的大门。
2020-04-28 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Signatures of atomic-scale structure in the energy dispersion and coherence of a Si quantum-dot qubit
我们报道了一个三电子双量子点混合量子比特的能量色散的反常行为，并认为这是由量子阱界面处的原子尺度无序引起的。通过采用紧束缚模拟，我们确定了潜在的无序配置文件，诱导与实验一致的行为。结果表明，无序可以引起的“甜蜜点”的电荷噪声引起的退相干被抑制，即使在一个参数制度，真正的甜蜜点是意想不到的。相反，也可能出现去相干增强的“热点”。我们的研究结果表明，在适当的条件下，界面原子结构可以作为一种工具，以提高硅双点量子比特的保真度。
2018-05-25 cond-mat.mes-hall
Improving a solid-state qubit through an engineered mesoscopic environment
受控量子系统可以通过反馈改变其环境，从而导致环境的熵减少状态和改善系统相干性。在这里，使用一个量子点电子自旋作为控制和探针，我们准备的量子点核的反馈下的相干布居捕获和测量的演变，从热到一个减少熵的状态，扩展量子比特相干的直接后果。通过对电子自旋的Ramsey干涉测量，我们直接获得了制备后的核分布，并测量了核系综内相关性的出现和衰减。在最佳反馈下，电子的非均匀退相时间$T_2^*$延长了一个数量级，达到$39$ ~ns。我们的结果可以很容易地利用在量子信息协议利用自旋光子纠缠，并代表了一个步骤，创造量子多体状态的介观核自旋系综。
2017-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mechanical Control of Graphene on Engineered Pyramidal Strain Arrays
应变可以调节石墨烯中期望的电子行为，但是在控制石墨烯器件中的应变方面进展有限。在本文中，我们研究了石墨烯在具有介观金字塔阵列图案的基底上的力学响应。使用原子力显微镜，我们证明，石墨烯的形态可以控制从共形悬浮取决于金字塔的排列和阵列的纵横比。拉曼光谱揭示了悬挂在金字塔上的石墨烯中的不均匀应变，并得到原子模型的支持，这也表明石墨烯中存在强的伪磁场。我们的研究结果表明，将介观金字塔的石墨烯设备是一个可行的路线，以实现应变工程的石墨烯。
2015-07-06 cond-mat.mes-hall
Observation of a broadband Lamb shift in an engineered quantum system
由于宽带电磁真空涨落引起的能级的移动，即兰姆移动，在量子电动力学的发展和理解原子光谱中起着关键作用。目前，由于诸如量子计算的应用中的极端精度要求，工程量子系统中的小能量偏移是至关重要的。然而，在没有可调环境的情况下，在其原始宽带情况下解决兰姆移位是具有挑战性的。因此，在原子系统以外的环境中的观测仅限于由窄带模式组成的环境。在这里，我们观察到一个宽带兰姆位移在高品质的超导谐振器，一个场景也访问静态位移无法在兰姆的实验。我们测量几兆赫的基本谐振器频率的连续变化，通过外部调谐的工程宽带环境，这是基于混合正常金属-超导隧道结的耦合强度。我们的研究结果可能会改善高质量工程量子系统的耗散控制，并为使用这种混合实验平台研究合成开放量子物质开辟新的可能性。
2019-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Anomalously Robust Valley Polarization and Valley Coherence in Bilayer WS2
本研究在双层WS₂中观测到室温下仍保持的异常鲁棒能谷极化与能谷相干性，揭示了其自旋-层-能谷自由度耦合及能谷量子相干特性，为原子级薄半导体的量子操控提供新方向。
2014-03-25 cond-mat.mes-hall
Magnetic Field Enhanced Coherence Length in Cold Atomic Gases
研究了外加磁场对冷铷蒸气相干后向散射的影响。我们观察到后向散射增强因子可以用$B$ { \it增加}。这种令人惊讶的行为表明，系统的相干长度可以通过施加磁场来增加，与通常的情况形成鲜明对比。这主要是由于塞曼子能级间简并度的提升。我们发现我们的实验数据和一个完整的蒙特卡洛模拟之间的协议，考虑到磁光效应和原子云的几何形状。
2005-06-30 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph
Coherence-Based Identification of Carbon-Based Spin Qubits in Hexagonal Boron Nitride from First Principles
SKKU Advanced Institute of Nanotechnology, Sungkyunkwan University（成均馆大学 SKKU 纳米技术高级研究所）；Department of Quantum Information Engineering, Sungkyunkwan University（成均馆大学量子信息工程系）
本研究通过电子自旋退相干的从头算计算，利用7种碳缺陷的自旋相干指纹，建立了与光学光谱互补的六方氮化硼碳基自旋量子比特结构识别方法。
2026-08-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Corrugation-dominated mechanical softening of defect-engineered graphene
本研究通过超高真空实验和原子模拟，发现缺陷工程石墨烯的力学软化主要由多原子空位引起的波纹主导，弹性模量从286降至158 N/m，单空位影响可忽略。
2025-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Coherence and Correlations of optical radiation by atomic ensembles interacting with a two-level atom in microwave cavity
我们研究了经典驱动的原子系综通过微波光子交换与二能级原子同时耦合时所发射的可见光子的量子统计特性。通过计算二阶相干度、冯诺伊曼熵、多粒子纠缠态的自旋压缩以及稳态和非平衡态的真实双模和三模纠缠参数，分析了量子统计和关联.讨论了辐射模之间布居数的相干转移以及二能级原子与光模之间的量子态映射。讨论了在含有氮空位色心金刚石晶体和超导人工二能级原子的超导共面波导谐振腔中实现理论结果的可能性。
2010-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
First-principles Calculations of Engineered Surface Spin Structures
利用密度泛函理论计算了最近在扫描隧道显微镜实验中建立和测量的工程自旋结构。通过对表面杂质的精确局域结构的测定，我们发现Mn原子可以与结合表面形成分子结构，表现出类似于表面分子磁体的行为。自旋结构被证实是反铁磁的，交换耦合的计算值在8%以内的实验值简单的共线自旋GGA+U计算。我们也可以解释为什么交换耦合显着变化与不同的杂质结合位点从确定的本地结构。通过计算Mn原子吸附前后原子电荷的变化研究了键的极性。
2010-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Atomic relaxation and flat bands in strain-engineered transition metal dichalcogenide bilayer moiré systems
Indian Institute of Science（印度科学学院）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
本文研究应变TMD同质双层莫尔体系的原子弛豫与电子结构，揭示拉伸孤子、星形缺陷及价导带边缘平带，并验证波函数局域化与实验一致。
2025-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum-coherence-enhanced subradiance in a chiral-coupled atomic chain
从理论上研究了具有非互易衰减通道的手征耦合原子链中的量子相干性增强亚辐射。在这个一维（1D）纳米光子学系统中的集体辐射来自1D储层中的共振偶极-偶极相互作用（RDDI），其允许原子之间的无限范围耦合。当单光子从侧面激发与部分原子链相互作用时，当高关联态被初始激发时，亚辐射衰变可以进一步减少。由于有序的布居数交换，衰变过程中会出现激发平台，这是一种独特的长程和光诱导原子-原子关联的特征。由于链中光的多次光的散射传输和反射，也显示出衰减行为的多个时间尺度。我们进一步研究了原子位置涨落的影响，发现具有单向耦合的级联方案对原子位置涨落具有更强的弹性，同时由于较大的偏差，总的衰变常数会增加。我们的研究结果提出了一个基本的研究亚辐射和光诱导的原子-原子的相关性在这样的一维纳米光子学平台，并提供了丰富的机会，在潜在的应用光子的量子存储。
2020-04-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Detection of long-range coherence in driven hot atomic vapors by spin noise spectroscopy
本研究通过自旋噪声光谱探测双光场驱动的热铷原子，发现非厄米Floquet晶格模型可描述塞曼态间相干性，并观察到长程相干随间距指数衰减。
2025-10-06 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Isotopic identification of engineered nitrogen-vacancy spin qubits in ultrapure diamond
氮杂质有助于稳定金刚石中NV $^-$的负电荷状态，而来自氮自旋的磁波动导致NV $^-$量子位的退相干。目前还不知道什么样的供体浓度可以优化这些相互冲突的要求。在这里，我们使用10-MeV的$^{15}$ N $^{3+}$离子注入在超纯金刚石中产生NV $^-$。光学检测的单中心磁共振显示从$^{15}$ N $^{3+}$离子产生$40\pm3$ %的高产率和从$^{14}$ N杂质产生$56\pm3$ %的额外产率。高温退火用于减少残余缺陷，并且即使在0.06 ppb的稀$^{14}$ N杂质浓度中也产生电荷稳定的NV $^-$，具有长相干时间。
2014-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nuclear spin pair coherence in diamond for atomic scale magnetometry
氮空位（NV）中心作为量子信息处理的候选固态系统，其电子自旋相干性受到局域环境引起的磁场涨落的影响。在纯钻石中，环境由数百个C-13核自旋组成，这些自旋在几纳米范围内随机分布，形成一个自旋浴。在自旋浴的影响下控制和延长电子自旋相干性是量子信息处理的挑战性任务。另一方面，对于一个给定的浴分布，它的许多字符编码在电子自旋相干。因此，很自然地提出这样的问题：是否有可能“解码”电子自旋相干性，并提取有关浴结构的信息？在这里，我们表明，在数百个C-13浴自旋，存在强耦合集团，这引起的电子自旋相干的毫秒振荡。通过分析这些振荡特征，可以唯一地确定相干核自旋团簇的位置、取向和耦合强度等关键性质。这种少核自旋团簇的可寻址性扩展了在量子计算中使用金刚石中的核自旋作为量子比特的可行性。此外，它提供了一个新的原型单电子自旋为基础的，高分辨率和超灵敏的检测器的化学和生物应用。
2010-03-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Towards high-temperature coherence-enhanced transport in few-atomic layers heterostructures
利用量子相干性来大大提高在环境条件下工作的固态器件中的电荷传输效率的可能性将为破坏性的技术应用铺平道路。在这项工作中，我们解决的问题的量子输运的光生电子激发受退相和现场库仑相互作用。我们表明，运输到一个连续的状态代表金属收集器可以优化利用“超辐射”现象。我们证明，这是一个相干的效果，这是强大的对退相和电子-电子相互作用的参数范围内，这是兼容的实际实现在几个单层过渡金属氧化物（TMO）异质结构。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Construction of topological quantum magnets from atomic spins on surfaces
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Department of Applied Physics, Aalto University（阿尔托大学应用物理系）
本研究利用STM中绝缘薄膜上的自旋1/2原子，以原子精度构建了拓扑量子海森堡自旋晶格，实现了第一阶和第二阶拓扑量子磁体，并通过单原子电子自旋共振直接可视化了拓扑边缘态、缺陷及高阶角模式，为模拟量子多体相提供了自下而上的方法。
2024-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
From Shapiro steps to photon-assisted tunneling in microwave-driven atomic-scale Josephson junctions with a single (magnetic) adatom
本文研究微波驱动的原子尺度 Josephson 结，揭示普通 Pb-Pb 结的 Shapiro 相干台阶及磁性吸附原子诱导的光子辅助准粒子隧穿导致的非相干转变。
2025-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Boosting quantum battery performance by structure engineering
量子相干性、相关性和集体效应可以被利用来实现量子电池的优势。在这里，我们介绍了一个可行的结构工程方案，适用于基于自旋的开放量子电池。我们的方案仅建立在自旋能隙的调制上，允许工程量子电池利用自旋-自旋相关性来减轻环境引起的老化。由于这个优点，工程量子电池可以在存储阶段的过程中与其非工程对应物相比保留相对更多的能量。特别地，存储能量的过剩与系统大小无关。这意味着一种尺度不变的被动保护策略，我们在具有交错自旋能隙的工程量子电池上展示了这一策略。我们的发现将结构工程确立为推进量子电池的有用途径，并为高效量子电池设计带来了新的视角。
2021-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
