Spin Qubits and Spin Decoherence in Graphene Quantum Dots

• Antragsteller: Professor Dr. Björn Trauzettel
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 170792068

Graphen Quantenpunkte sind außergewöhnliche, dissipative Quantensysteme, um den Übergang zwischen Quantenmechanik und klassischer Physik zu studieren. Ein dissipatives Quantensystem besteht per Definition immer aus einem kleineren System und einem größeren Bad. In Graphen Quantenpunkten würde das System durch den Spin eines einzelnen Elektrons und die Badfreiheitsgrade durch die nuklearen Spins der 13C Atome dargestellt. Die Kopplung von System und Bad geschieht dann durch die Hyperfeinwechselwirkung. Bei der natürlichen Isotopenverteilung von 1% 13C ist die Anzahl der Badfreiheitsgrade in typischen Graphen Quantenpunkten immer noch sehr groß. Interessanterweise ist es aber durch Isotopenreinigung möglich diese Anzahl sukzessive zu verringern, in dem man den 12C Anteil gegenüber dem 13C Anteil erhöht.Wir möchten die Spindynamik des Elektronspins und der nuklearen Spins in Graphen Quantenpunkten studieren. Dies werden wir mit einer Kombination aus numerischen (basierend auf exakter Diagonalisierung) und analytischen (basierend auf der Nakajima-Zwanzig Gleichung) Methoden tun. Dabei erwarten wir, interessante, neue Physik zu entdecken, insbesondere im Übergangsbereich einer mittelgroßen Anzahl der nuklearen Spinfreiheitsgrade, z.B. in Bezug auf Spin-Relaxation und Dekohärenz.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1459: Graphene