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Fast and Nanoscale Spin Control via Single Flux Quanta in Superconductors

Description du projet

Contrôler le spin des électrons dans un vortex magnétique

Le contrôle du spin électronique est essentiel pour parvenir à exploiter tout le potentiel de la spintronique, de la détection quantique et du traitement quantique de l’information. Le contrôle de la vitesse des transitions de spin détermine la fidélité des états quantiques et la précision des applications de détection quantique. Il est essentiel de traiter les spins individuels avec une résolution spatiale élevée afin de faire passer les ordinateurs quantiques à l’échelle supérieure. Le projet FastoSpintrolux, financé par l’UE, prévoit de manipuler optiquement des vortex uniques (pinces optiques) pour traiter les spins individuels. En faisant passer rapidement un vortex et son champ puissant à travers la cible de spin, les chercheurs pourront rapidement régler la résonance de spin et diriger de manière cohérente les transitions de spin à un taux de l’ordre des gigahertz. Le projet améliorera notre compréhension du couplage entre les quanta de flux mésoscopiques et les qubits uniques, et fournira des méthodes efficaces d’enchevêtrement de multiples spins par le biais de vortex entraînés optiquement.

Objectif

Quantum control of spin qubit plays a key role in spintronics, quantum sensing and quantum information processing. The spin control rate determines the quantum state fidelity and the accuracy in quantum sensing, and thus needs to be enhanced for many applications. Meanwhile, building scalable quantum technology often involves densely distributed qubits, which requires the feasibility of addressing individual spins with high spatial resolution. In order to cope with the growing demand for the operational rate and spatial precision, the experienced researcher proposes to use single flux quanta (Abrikosov vortices) in superconductors to individually address the electronic spin of nitrogen-vacancy (NV) centers with far-field optics. Optical manipulation of single vortices like optical tweezers enable the nanoscale addressability of individual spins. By rapidly passing a vortex and its strong field through the spin target, he aims at swiftly tuning the spin resonance and coherently driving spin transitions with gigahertz rate. This proposal opens new possibilities of exploring the coupling between mesoscopic flux quanta and single qubits, and provides a promising method for efficiently entangling multiple spins via optically driven Abrikosov vortices.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2019

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Coordinateur

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Contribution nette de l'UE
€ 196 707,84
Coût total
€ 196 707,84