量子干涉是量子態(tài)疊加原理和粒子波動(dòng)性的直接體現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)處于兩種量子態(tài)的相干疊加時(shí)，相位演化導(dǎo)致相長(zhǎng)或相消干涉。LZSM干涉被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)快速可靠量子相干操縱的有效途徑。然而，如何在具備原子級(jí)可控性的自旋體系中實(shí)現(xiàn)對(duì)LZSM干涉的有效控制，并探討強(qiáng)驅(qū)動(dòng)下多體自旋量子態(tài)的非平衡動(dòng)力學(xué)，仍是當(dāng)前量子信息領(lǐng)域亟待突破的科學(xué)問(wèn)題。

近日，中科院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心特聘研究員楊鍇團(tuán)隊(duì)，利用自主設(shè)計(jì)和搭建的電子自旋共振掃描隧道顯微鏡，建立了原子尺度自旋量子干涉的全電控調(diào)控新方法，實(shí)現(xiàn)了相互作用自旋體系中LZSM干涉的原子級(jí)探測(cè)與調(diào)控。該成果為實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)健的量子態(tài)操控奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，并為探究強(qiáng)驅(qū)動(dòng)條件下的自旋多體量子態(tài)動(dòng)力學(xué)提供了新途徑。

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固體表面單自旋和耦合自旋系統(tǒng)的LZSM量子干涉

研究團(tuán)隊(duì)在單自旋及原子級(jí)組裝的自旋二聚體中，通過(guò)設(shè)計(jì)含時(shí)自旋哈密頓量，快速調(diào)控能級(jí)結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生非絕熱躍遷，實(shí)現(xiàn)并調(diào)控了LZSM量子干涉。通過(guò)強(qiáng)電場(chǎng)調(diào)制、射頻電壓調(diào)制、自旋極化電流控制和原子級(jí)精確調(diào)控自旋耦合，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了LZSM干涉圖樣的調(diào)控，揭示了多光子過(guò)程與表面自旋的復(fù)雜相互作用，并發(fā)現(xiàn)了隧穿電子的自旋轉(zhuǎn)移力矩與能級(jí)調(diào)制之間的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然·通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部和中國(guó)科學(xué)院的支持。