論文の概要: Strong Spin-Orbit Quenching via the Product Jahn-Teller Effect in
Neutral Group IV Artificial Atom Qubits in Diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.07743v1
- Date: Tue, 21 Jan 2020 19:15:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-06 09:13:39.359652
- Title: Strong Spin-Orbit Quenching via the Product Jahn-Teller Effect in
Neutral Group IV Artificial Atom Qubits in Diamond
- Title（参考訳）: 中性基IV族ダイヤモンド中の人工原子クビットにおけるプロダクター効果による強スピン軌道焼成
- Authors: Christopher J. Ciccarino, Johannes Flick, Isaac B. Harris, Matthew E.
Trusheim, Dirk R. Englund and Prineha Narang
- Abstract要約: 反転対称群IV空孔中心は、中性電荷の電子配置が基底状態のスピン三重項となると約束される。
我々は、中性基IV色中心の基底状態および励起状態特性を第一原理から予測する。
スピン軌道分割は、支配的なヤーン・テラー効果により強く焼成される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Artificial atom qubits in diamond have emerged as leading candidates for a
range of solid-state quantum systems, from quantum sensors to repeater nodes in
memory-enhanced quantum communication. Inversion-symmetric group IV vacancy
centers, comprised of Si, Ge, Sn and Pb dopants, hold particular promise as
their neutrally charged electronic configuration results in a ground-state spin
triplet, enabling long spin coherence above cryogenic temperatures. However,
despite the tremendous interest in these defects, a theoretical understanding
of the electronic and spin structure of these centers remains elusive. In this
context, we predict the ground- and excited-state properties of the neutral
group IV color centers from first principles. We capture the product
Jahn-Teller effect found in the excited state manifold to second order in
electron-phonon coupling, and present a non-perturbative treatment of the
effect of spin-orbit coupling. Importantly, we find that spin-orbit splitting
is strongly quenched due to the dominant Jahn-Teller effect, with the lowest
optically-active $^3E_u$ state weakly split into $m_s$-resolved states. The
predicted complex vibronic spectra of the neutral group IV color centers are
essential for their experimental identification and have key implications for
use of these systems in quantum information science.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンドの人工原子量子ビットは、量子センサーからメモリエンハンス量子通信の中継ノードまで、様々な固体量子システムの有力候補として浮上している。
Si、Ge、Sn、Pbのドーパントからなる反転対称基IV空孔中心は、中和された電子配置の結果、基底状態のスピン三重項となり、低温上における長いスピンコヒーレンスを可能にする。
しかし、これらの欠陥に対する大きな関心にもかかわらず、これらの中心の電子構造とスピン構造の理論的理解はいまだに解明されていない。
この文脈では、中立群IV色中心の基底状態および励起状態特性を第一原理から予測する。
励起状態多様体に見られるjahn-teller効果を電子-フォノンカップリングで第2位まで捕獲し、スピン軌道結合の効果の非摂動的処理を示す。
重要なことに、スピン軌道分割は支配的なjahn-teller効果により強く緩められ、最も低い光学活性の$^3e_u$状態は$m_s$-resolved状態に分割されている。
ニュートラルグループiv色中心の複雑なビブロンスペクトルは、実験的な同定に必須であり、量子情報科学におけるこれらのシステムの使用に重要な意味を持つ。
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