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Ultralong spin decoherence times in graphene quantum dots with a small number of nuclear spins

机译：具有少量核自旋的石墨烯量子点中的超长自旋退相干时间

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We study the dynamics of an electron spin in a graphene quantum dot, which is interacting with a bath of less than ten nuclear spins via the anisotropic hyperfine interaction. Due to substantial progress in the fabrication of graphene quantum dots, the consideration of such a small number of nuclear spins is experimentally relevant. This choice allows us to use exact diagonalization to calculate the long-time average of the electron spin as well as its decoherence time. We investigate the dependence of spin observables on the initial states of nuclear spins and on the position of nuclear spins in the quantum dot. Moreover, we analyze the effects of the anisotropy of the hyperfine interaction for different orientations of the spin quantization axis with respect to the graphene plane. Interestingly, we then predict remarkable long decoherence times of more than 10 ms in the limit of few nuclear spins.
机译：我们研究了石墨烯量子点中电子自旋的动力学，该量子点通过各向异性超精细相互作用与少于十个核自旋的浴相互作用。由于在制造石墨烯量子点方面取得了实质性进展，因此在实验上考虑如此少量的核自旋。这种选择使我们能够使用精确的对角化来计算电子自旋的长期平均值及其消相干时间。我们研究了自旋可观物对核自旋的初始状态和量子点中核自旋位置的依赖性。此外，我们分析了自旋量化轴相对于石墨烯平面的不同方向的超精细相互作用的各向异性的影响。有趣的是，然后我们预测在很少的核自旋的极限下，会出现超过10 ms的超长相干时间。

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