Mikroskop für Einzel-Spin-Detektion

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Der Antragsteller hat zum ersten Mal kohärente Kontrolle von einzelnen Spins in Festkörper bei Raumtemperatur demonstriert und gehört zu den weltweit bekanntesten Experten in dem Bereich Quantenspintronik. Auf diesem Gebiet wurden in den letzteren Jahren viele beeindruckende Experi-mente durchgeführt, die die Quanteninformationsverarbeitung und die nanoskopische Magnetometrie mit einzelnen Defektzentrenspins bei Raumtemperatur ermöglichen. Um diese neuartigen Technologien realisieren zu können, ist es notwendig, die experimentelle Ausstattung der neu aufgebauten Arbeitsgruppe des Antragstellers zu erweitern. Das beantragte Gerät wird verwendet, um einzelne Defektzentrenspins unter 20 nm räumlich zu lokalisieren. Die Elektronenspin-Relaxationszeit (T1) soll über 50 ms bei hohem Magnetfeld werden, so dass eine Auslesegenauigkeit (Fidelity) des Quanten-zustandes von über 0,98 machbar sein sollte. Außerdem kann das Gerät ermöglichen, wenige wech-selwirkende Defektzentrenspins einzeln zu adressieren und kohärent zu kontrollieren. Es soll ein ex-perimenteller Aufbau geschaffen werden, mit dem man komplexe Quantenzustände und grundlegende Quanteninformationsverarbeitungsalgorithmen mit einzelnen Spins implementieren kann.