Mikroskop für Einzel-Spin-Detektion

• Subject Area: Condensed Matter Physics
• Term: from 2012 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 217676181

• Final Report Year: 2018

Final Report Abstract

Das Mikroskop für Einzel Spin Detektion wurde im Jahren 2013-2018 für zahlreiche Experimente auf dem Gebiet der Quantentechnologien eingesetzt, insbesondere für Quanten-Sensing und Quanteninformation. Das Gerät wurde in Projekten genutzt, die von der DFG ( FOR 1493), der VolkswagenStiftung und der EU (Horizon 2020, ERC) gefördert sind. Die Verwendung der Mittel ist ausschließlich für Grundlagenforschung und nicht für Auftragsforschung erfolgt. Unser Team war in der Lage, ultrasensitive NMR-Experimente zu realisieren, die durch einfarbige Zentren ermöglicht wurden. Dazu gehören NMR und EPR-Experimente mit Einzelspinnempfindlichkeit, ein neuer Ansatz für die Diamantsensorik mit Quantenfehlerkorrektur und hochauflösende Quantensensorik. Alle Experimente wurden mit dem Single Spin Mikroskop durchgeführt. Die Kombination aus konfokalem/AFM-Mikroskop ermöglichte es, NV-Zentren in Diamant-Nanokristallen zu charakterisieren.

Publications

• (2013). "Detecting and Polarizing Nuclear Spins with Double Resonance on a Single Electron Spin.” Physical Review Letters 111(6)
  London, P., J. Scheuer, J. M. Cai, I. Schwarz, A. Retzker, M. B. Plenio, M. Katagiri, T. Teraji, S. Koizumi, J. Isoya, R. Fischer, L. P. McGuinness, B. Naydenov and F. Jelezko
  (See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.067601)
• (2013). "Detection of a Few Metallo-Protein Molecules Using Color Centers in Nanodiamonds." Nano Letters 13(7): 3305-3309
  Ermakova, A., G. Pramanik, J. M. Cai, G. Algara-Siller, U. Kaiser, T. Weil, Y. K. Tzeng, H. C. Chang, L. P. McGuinness, M. B. Plenio, B. Naydenov and F. Jelezko
  (See online at https://doi.org/10.1021/nl4015233)
• (2014). "Multiple intrinsically identical single-photon emitters in the solid state." Nature Communications 5
  Rogers, L. J., K. D. Jahnke, T. Teraji, L. Marseglia, C. Muller, B. Naydenov, H. Schauffert, C. Kranz, J. Isoya, L. P. McGuinness and F. Jelezko
  (See online at https://doi.org/10.1038/ncomms5739)
• Nuclear magnetic resonance spectroscopy with single spin sensitivity. Nature Communications, 2014. 5
  Muller, C., X. Kong, J.M. Cai, K. Melentijevic, A. Stacey, M. Markham, D. Twitchen, J. Isoya, S. Pezzagna, J. Meijer, J.F. Du, M.B. Plenio, B. Naydenov, L.P. McGuinness, and F. Jelezko
  (See online at https://doi.org/10.1038/ncomms5703)
• Nuclear magnetic resonance spectroscopy with single spin sensitivity. Nature Communications, 2014. 5
  Muller, C., X. Kong, J.M. Cai, K. Melentijevic, A. Stacey, M. Markham, D. Twitchen, J. Isoya, S. Pezzagna, J. Meijer, J.F. Du, M.B. Plenio, B. Naydenov, L.P. McGuinness, and F. Jelezko
  (See online at https://doi.org/10.1038/ncomms5703)
• Fluorescent Nanodiamond-Gold Hybrid Particles for Multimodal Optical and Electron Microscopy Cellular Imaging. Nano Letters, 2016. 16(10): p. 6236-6244
  Liu, W.N., B. Naydenov, S. Chakrabortty, B. Wuensch, K. Hubner, S. Ritz, H. Colfen, H. Barth, K. Koynov, H.Y. Qi, R. Leiter, R. Reuter, J. Wrachtrup, F. Boldt, J. Scheuer, U. Kaiser, M. Sison, T. Lasser, P. Tinnefeld, F. Jelezko, P. Walther, Y.Z. Wu, and T. Weil
  (See online at https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b02456)
• Nanodiamonds carrying silicon-vacancy quantum emitters with almost lifetime-limited linewidths New Journal of Physics, 2016. 18
  Jantzen, U., A.B. Kurz, D.S. Rudnicki, C. Schafermeier, K.D. Jahnke, U.L. Andersen, V.A. Davydov, V.N. Agafonov, A. Kubanek, L.J. Rogers, and F. Jelezko
  (See online at https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/7/073036)
• Quantum Metrology Enhanced by Repetitive Quantum Error Correction. Physical Review Letters, 2016. 116(23)
  Unden, T., P. Balasubramanian, D. Louzon, Y. Vinkler, M.B. Plenio, M. Markham, D. Twitchen, A. Stacey, I. Lovchinsky, A.O. Sushkov, M.D. Lukin, A. Retzker, B. Naydenov, L.P. McGuinness, and F. Jelezko
  (See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.230502)
• (2017). "Silicon-Vacancy Spin Qubit in Diamond: A Quantum Memory Exceeding 10 ms with Single-Shot State Readout." Physical Review Letters 119(22)
  Sukachev, D. D., A. Sipahigil, C. T. Nguyen, M. K. Bhaskar, R. E. Evans, F. Jelezko and M. D. Lukin
  (See online at https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.223602)
• (2017). "Submillihertz magnetic spectroscopy performed with a nanoscale quantum sensor." Science 356(6340): 832-836
  Schmitt, S., T. Gefen, F. M. Sturner, T. Unden, G. Wolff, C. Muller, J. Scheuer, B. Naydenov, M. Markham, S. Pezzagna, J. Meijer, I. Schwarz, M. B. Plenio, A. Retzker, L. P. McGuinness and F. Jelezko
  (See online at https://doi.org/10.1126/science.aam5532)