Heidelberg 2015 – scientific programme

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Q: Fachverband Quantenoptik und Photonik

Q 3: Quantum Information: Concepts and Methods I

Q 3.1: Group Report

Monday, March 23, 2015, 11:30–12:00, K/HS1

Paulfallen zur skalierbaren Erzeugung quantenmechanischer Systeme aus einzelnen Dotieratomen in Festkörpern — •Georg Jacob, Karin Groot-Berning, Sebastian Wolf, Stefan Ulm, Johannes Roßnagel, Ferdinand Schmidt-Kaler und Kilian Singer — QUANTUM ,Institut für Physik, Universität Mainz, Staudingerweg 7, 55128 Mainz, Germany

Eine Vielzahl der Konzepte zur Manipulation quantenmechanischer Systeme aus einzelnen Dotieratomen in Festkörpern hängen kritisch von einer räumlich exakten Positionierung dieser Atome ab. Beispielhaft sind kontrolierte Phosphoratome in hochreinem Silizium [1,2] oder Farbzentren in Diamant bzw. in YSO und YAG Kristallen [3]. Um eine Kopplung der implantierten Spins zu erreichen, sind Einzelatomdotierungen in nm-genauen zweidimensionalen Geometien erforderlich. Alternativ zu [4,5] nutzt unser Ansatz [6] die Extraktion aus einer Paulfalle in der Dotierionen, wie z.B. Molekulare N2+ Ionen, sympathetisch durch 40Ca+ lasergekühlt werden. Mittels einer elektrostatischen Einzellinse erreichen wir eine räumliche Fokussierung auf auf einen Radius von 8 nm. Um die Dotieratome nm-genau bezüglich Kontrol- und Ausleseelektroden auszurichten, haben wir den Einzelionen Strahl für Transmissionsmikroskopie verwendet [7]. [1] T. Shinada et al., Nature 437, 1128 (2005). [2] J. J. Pla et al. Nature 496, 334 (2013). [3] F. Dolde et al. Nat. Phys. 9, 139 (2013). [4] D. N. Jamieson et al., Applied Physics Letters 86, 202101 (2005). [5] Batra, A. et al., J. Appl. Phys. Lett., 91, 193502 (2007). [6] W. Schnitzler et al., Phys. Rev. Lett. 102, 070501 (2009). [7] G. Jacob et al., arxiv.org:1405.6480 (2014).