物理学者が新しい量子センシング・プラットフォームを開拓(Physicists Pioneer New Quantum Sensing Platform)

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2024-05-02 ジョージア工科大学

ジョージア工科大学の物理学者たちは、新しい量子センシング技術を開発し、様々な分野で活用することを目指しています。彼らの最新研究では、六方晶窒化ホウ素(hBN)にカラセンターと呼ばれる小さな欠陥を埋め込み、極めて敏感な量子センサーを作成することに成功しました。この研究は、量子センシングにおいて重要なスピン波の検出を実現し、エネルギー効率の良い情報制御や通信に役立つと期待されています。さらに、hBNの薄層を使用した2次元量子センシングも初めて実証されました。

<関連情報>

数層厚の六方晶窒化ホウ素のスピン欠陥でスピン波励起を検出する Sensing spin wave excitations by spin defects in few-layer-thick hexagonal boron nitride

JINGCHENG ZHOU, HANYI LU, DI CHEN, MENGQI HUANG, […], AND CHUNHUI RITA DU
Science Advances  Published:1 May 2024
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adk8495

Abstract

Optically active spin defects in wide bandgap semiconductors serve as a local sensor of multiple degrees of freedom in a variety of “hard” and “soft” condensed matter systems. Taking advantage of the recent progress on quantum sensing using van der Waals (vdW) quantum materials, here we report direct measurements of spin waves excited in magnetic insulator Y3Fe5O12 (YIG) by boron vacancyB− spin defects contained in few-layer-thick hexagonal boron nitride nanoflakes. We show that the ferromagnetic resonance and parametric spin excitations can be effectively detected by B− spin defects under various experimental conditions through optically detected magnetic resonance measurements. The off-resonant dipole interaction between YIG magnons and B− spin defects is mediated by multi-magnon scattering processes, which may find relevant applications in a range of emerging quantum sensing, computing, and metrology technologies. Our results also highlight the opportunities offered by quantum spin defects in layered two-dimensional vdW materials for investigating local spin dynamic behaviors in magnetic solid-state matters.

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