Jörg Wrachtrup (nacido el 27 de diciembre de 1961) es un físico alemán . Es director del 3er Instituto de Física y del Centro de Tecnología Cuántica Aplicada de la Universidad de Stuttgart. [1] Es miembro designado del Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido en Stuttgart. [1] Wrachtrup es un pionero en la física cuántica del estado sólido. Ya en su tesis doctoral, llevó a cabo los primeros experimentos de resonancia de espín electrónico en espines de electrones individuales. [2] El trabajo se realizó en estrecha colaboración con M. Orrit en el CNRS de Burdeos. Para lograr la sensibilidad y selectividad requeridas, la excitación óptica de moléculas individuales se combinó con técnicas de resonancia de espín. Esta resonancia magnética detectada ópticamente se basa en reglas de selección óptica dependientes del espín. Una parte importante del trabajo inicial fue el control coherente. Como resultado, se lograron los primeros experimentos coherentes sobre espines de electrones individuales y espines nucleares en sólidos.
Mientras trabajaba en la Universidad Tecnológica de Chemnitz , dirigió un equipo de investigación que, por primera vez, detectó la señal óptica y de espín de un solo átomo dopante en un sólido. El dopante en particular era un átomo de nitrógeno unido a una vacante, el centro de nitrógeno-vacante (NV) en el diamante . [3] Este trabajo pionero ha creado estándares para numerosos estudios de seguimiento de centros NV individuales que apuntan a manipulaciones de espines nucleares y electrónicos individuales en sólidos ( computadora cuántica ). A diferencia de los estudios anteriores sobre moléculas individuales, el estado de espín objetivo en estos sistemas es un estado fundamental. Esto facilita el control cuántico ya que los tiempos de relajación y coherencia del espín resultaron ser excepcionalmente largos, incluso en condiciones ambientales. Además, el centro del defecto demostró ser incondicionalmente fotoestable, a diferencia de la mayoría de los demás emisores cuánticos individuales. Este descubrimiento es la base de numerosas aplicaciones de defectos en el diamante como fuente de fotones individuales, registro cuántico y en magnetometría.
Wrachtrup ha hecho varias contribuciones pioneras a la física cuántica del estado sólido. La más notable es la demostración de la detección cuántica a escala nanométrica de campos magnéticos utilizando defectos individuales. Su grupo logró la ingeniería hamiltoniana de espín para medir los campos eléctricos y la temperatura utilizando centros de defectos individuales. Su grupo logró el primer entrelazamiento entre espines nucleares y de electrones individuales en sólidos, así como la lectura del estado cuántico de un solo disparo. Los sensores cuánticos a escala nanométrica también demostraron ser capaces de detectar espines de electrones individuales, así como de medir señales de resonancia magnética nuclear con una sensibilidad y una resolución espacial sin precedentes.
Wrachtrup ha recibido numerosos premios por su trabajo, entre ellos el Premio Leibniz de la Fundación Alemana de Ciencias, el Premio Max Planck de la Fundación Humboldt y la Sociedad Max Planck, el Premio de Investigación Zeiss, la Medalla de Oro de la Sociedad Internacional de Resonancia de Espín Electrónico y el Premio Heinrich Hertz de la Sociedad Alemana de Física. Wrachtrup figura continuamente en la lista de investigadores altamente citados desde 2014 y ha sido nombrado Max Planck Fellow del Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido, así como miembro de la Academia de Ciencias de Berlín-Brandeburgo.