www: https://wiki.kfki.hu/nano/Thieringgergo

Optikailag is aktív és egyben elektronspinnel rendelkező ponthibák alkalmasak lehetnek kvantumbit állapotok megvalósítására szilárdtestekben. Az egyik leginkább használt és vizsgált rendszer az ún. nitrogén-vakancia színcentrum a gyémántban, amely triplett spinjének spin-alállapotait szobahőmérsékleten tudták koherensen manipulálni fénnyel való gerjesztés segítségével. Ezen szilárdtestbeli kvantumbitek manipulációjában az alap és gerjesztett állapotok azonosítása, a gerjesztett állapotok energiaszintjein túl, a hiperfinom kölcsönhatás, Jahn-Teller instabilitás, spin-pálya kölcsönhatás, elektron spin-spin kölcsönhatás, továbbá az elektron-fonon csatolások is mind fontos szerepet játszanak, amelyeket kizárólag kísérleti módszerekkel nem lehet közvetlenül megvizsgálni. A hallgató feladata a témavezető által kiválasztott ponthiba rendszerre az irodalmazást elvégezni, illetve a ponthiba rendszer modelljét kiszámítani a kutatócsoport nagy teljesítményű "high performance computing" (HPC) klaszterén alapvetően sűrűségfunkcionál-elméletre épülő módszerekkel. Az így kapott eredmények nagyban hozzájárulhatnak a szilárdtestbeli kvantumbitek megvalósításához nemzetközi kísérleti csoportokkal együttműködésben (pl. Princeton Egyetem), illetve a létező kvantumbitek kísérleti körülményeinek optimálásához. 

 A kutatócsoport a BME "FA" épületében és a Wigner Fizikai Kutatóközpontban található meg.

A tématerület illusztrálása, kiemelve a spinnel rendelkező ponthibák három tulajdonságát: (spin, fénnyel való kölcsönhatás és töltés) a kékkel kiemelt panelekben. A szürke panelek mutatják meg a mérnöki megvalósíthatóság három szempontját: (felhasznált anyagok, ponthibák létrehozásának módszere illetve működési elve). Végül a piros panelek mutatnak be három kvantumtechnológiai alkalmazást: (nanoméretű szenzor, kvantum kommunikáció és számítás). Ref. Wolfowicz, G., Heremans, F.J., Anderson, C.P. et al. Quantum guidelines for solid-state spin defects. Nat Rev Mater 6, 906–925 (2021). https://doi.org/10.1038/s41578-021-00306-y