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Spin Mechanics in the Strong Coupling

Descrizione del progetto

Un nuovo nanosistema integrato per agevolare lo studio degli effetti quantistici in grandi sistemi visibili

La comprensione del confine tra fisica classica e quantistica rappresenta un’importante sfida per gli scienziati e la creazione di stati non classici in oscillatori meccanici macroscopici offre un modo per esplorare questa connessione. Tali stati potrebbero anche essere utilizzati come memorie quantistiche negli esperimenti di informazione quantistica; ciononostante, la traduzione in realtà di un forte accoppiamento tra spin e oscillatori meccanici è avvenuta solamente in oscillatori meccanici nella frequenza dei gigahertz accoppiati a qubit superconduttori. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto SMESC combinerà i centri di azoto-lacuna nel diamante, che offrono lunghi tempi di coerenza e un’ampia transizione ottica, con nanofili di carburo di silicio ad alta sensibilità. Costruendo una piattaforma criogenica che mette in connessione questi componenti, i ricercatori dovrebbero contribuire a ottenere un forte accoppiamento e a dimostrare la lettura dello stato di spin in un’unica sessione.

Obiettivo

The ability to prepare a macroscopic mechanical oscillator in a non classical state would have dramatic implications, both at the fundamental level, by upgrading our knowledge of the boundary between classical and quantum physics, and on a more applied point of view, by using the potentially long coherence time of state of the art mechanical oscillators as quantum memories in a quantum information experiment. If alternatives exist, the direct coupling of a spin platform to a mechanical oscillator is one of the most advanced route to reach such milestone. So far, the strong coupling regime, characterized by a spin mechanical exchange rate above both the mechanical and the spin decoherence rates, has not been attained except in GigaHertz frequency mechanical oscillators coupled to superconducting qubits.

Among spin platforms, Nitrogen Vacancy centers in diamond offer very long coherence times and a large optical transition. Immersed in a strong magnetic gradient bias, their energy splitting depends on their position, creating the spin-mechanical interface.
Among mechanical oscillators, silicon carbide nanowires offer very low masses and therefore an extremely high force sensitivity, which is of prior interest to measure the very low force induced by a single spin flip to a magnet attached to its tip.

Spin MEchanics in the Strong Coupling (SMESC) will build a cryogenic spin mechanical coupling platform with a NV center host and a silicon carbide nanowire functionalized with a nanomagnet. It will demonstrate the first operation of such platform in the strong coupling regime by performing a single shot readout of the spin state by reading the position of the mechanical oscillator.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Contributo netto dell'UE
€ 241 974,56
Indirizzo
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
Francia
Regione
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato