Kvantumbitek vizsgálata gyémántban és más félvezetőkben atomi szintű szimulációs módszerekkel

Nyomtatóbarát változatNyomtatóbarát változat
Cím angolul: 
Theoretical modelling of quantum bits embedded in diamond and other semiconductors by ab-initio simulations at atomistic level.
Típus: 
BSc szakdolgozat téma - alkalmazott fizika
BSc szakdolgozat téma - fizikus
MSc diplomamunka téma - nanotechnológia és anyagtudomány
MSc diplomamunka téma - optika és fotonika
MSc diplomamunka téma - kutatófizikus
Félév: 
2022/23/2.
Témavezető: 
Név: 
Thiering Gergő
Email cím: 
thiering.gergo@wigner.hu
Intézet/Tanszék/Cégnév: 
Wigner FK
Beosztás: 
Tudományos Munkatárs (PhD)
Konzulens: 
Név: 
Udvarhelyi Péter
Email cím: 
udvarhelyi.peter@ttk.bme.hu
Intézet/Tanszék: 
Atomfizika tanszék
Beosztás: 
Tudományos Munkatárs (PhD)
Hallgató: 
Név: 
Sántha Zoltán
Képzés: 
Fizika BSc - fizikus
Elvárások: 

- Elkötelezett érdeklődés a fizika iránt, különösen a számítógépes modellezés témakörében. Szorgalom.

- Kvantummechanikai alapismerek (pl. Hidrogénatom, n, l, ml kvantumszámok, Fermi aranyszabály, Periódusos rendszer stb.)

- Alapvető számítástechnikai készségek: linux parancsssor elsajátítása, opcionálisan progamozási ismeretek.

Leírás: 

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

Titkosítas: 
Hozzáférés nincs korlátozva