Projektbeschreibung
Innovatives Instrument ermöglicht echte Quantensimulation auf atomarer Ebene
Die Quantensimulation bietet einen vielversprechenden Weg, komplexe Systeme zu verstehen. Die Kohärenzzeit eines Quantenzustands ist jedoch durch seine Lebensdauer begrenzt. Elektronenspins sind anfällig für Dekohärenz, Kernspins hingegen weisen eine bessere Isolierung und längere Kohärenzzeiten auf. In diesem Zusammenhang zielt das vom Europäischen Forschungsrat finanzierte Projekt HYPSTER auf die Entwicklung eines Quantensimulators ab, der magnetische Atome verwendet. Mithilfe eines Raster-Tunnelmikroskops sollen im Rahmen des Projekts Atome manipuliert und atomare Strukturen entwickelt werden, um Elektronen- und Kernspins zu integrieren. Die Echtzeitüberwachung der kollektiven Quantenentwicklung dieser Strukturen wird durch Hyperfeinwechselwirkung erreicht werden. Durch das Projekt soll ein Instrumentarium bereitgestellt werden, das im Bereich der Spinsysteme auf Oberflächen anwendbar ist und eine echte Quantensimulation auf atomarer Ebene ermöglicht.
Ziel
Quantum simulation is a promising strategy for understanding the behaviour of quantum systems that are too complex to be calculated directly. HYPSTER will make crucial steps towards creating a quantum simulator from individual magnetic atoms, addressed by means of a scanning tunnelling microscope. I will engineer atomic structures combining electron and nuclear spins coupled to each other via hyperfine interaction and read out their collective quantum coherent evolution in real time.
The lifetime of any quantum state is limited by its coherence time. While electron spins on a surface suffer from continuous decoherence due to electrons from the substrate, nuclear spins are much better isolated, holding potential for orders of magnitude longer coherence times. By providing controlled access to the real-time dynamics of the nuclear spin, HYPSTER aims to unlock this invaluable potential.
First, expanding upon a unique measurement procedure developed in my group, I will trace the combined time evolution of a nuclear spin coupled to an electron spin, allowing quantum information to be exchanged between the two. Next, I will explore methods to controllably couple and decouple the nuclear and electron spins by rapidly adjusting the local Hamiltonian. This will allow the nuclear spin to evolve by itself, not hindered by external decoherence sources. Finally, I will employ dual-frequency electron spin resonance to enable remote detection of spin dynamics, constructing a pathway towards connecting multiple nuclear spins over a distance.
The objectives of HYPSTER will provide a toolset that can be readily adopted throughout the blooming field of on-surface spin systems and set the stage for true atomic-scale quantum simulation.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
2628 CN Delft
Niederlande