論文の概要: Parallel single-shot measurement and coherent control of solid-state spins below the diffraction limit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.01823v1
• Date: Tue, 2 Jun 2020 17:55:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-17 08:52:34.683741
• Title: Parallel single-shot measurement and coherent control of solid-state spins below the diffraction limit
• Title（参考訳）: 回折限界以下の固体スピンの並列単発測定とコヒーレント制御
• Authors: Songtao Chen, Mouktik Raha, Christopher Phenicie, Salim Ourari and Jeff Thompson
• Abstract要約: 光周波数領域多重化技術を用いて,ナノスケール分離による複数欠陥に対する高忠実度制御を実験的に実証した。 また,光交流スタークシフトを用いたコヒーレントスピン回転に対するサブ波長制御の実証を行った。 実証されたアプローチは、任意に小さな分離を持つ多数のイオンに拡張することができ、強く相互作用する原子欠陥配列を実現するための重要なステップである。
• 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: Solid-state spin defects are a promising platform for quantum science and technology, having realized demonstrations of a variety of key components for quantum information processing, particularly in the area of quantum networks. An outstanding challenge for building larger-scale quantum systems with solid-state defects is realizing high-fidelity control over multiple defects with nanoscale separations, which is required to realize strong spin-spin interactions for multi-qubit logic and the creation of entangled states. In this work, we experimentally demonstrate an optical frequency-domain multiplexing technique, allowing high-fidelity initialization and single-shot spin measurement of six rare earth (Er$^{3+}$) ions, within the sub-wavelength volume of a single, silicon photonic crystal cavity. We also demonstrate sub-wavelength control over coherent spin rotations using an optical AC Stark shift. The demonstrated approach may be scaled to large numbers of ions with arbitrarily small separation, and is a significant step towards realizing strongly interacting atomic defect arrays with applications to quantum information processing and fundamental studies of many-body dynamics.
• Abstract（参考訳）: 固体スピン欠陥は量子科学と技術にとって有望なプラットフォームであり、量子情報処理、特に量子ネットワーク領域における様々な重要なコンポーネントのデモンストレーションを実現している。 固体欠陥を持つ大規模量子システムを構築する上での顕著な課題は、ナノスケール分離による複数の欠陥に対する高忠実性制御を実現することである。 本研究では,単一シリコンフォトニック結晶キャビティのサブ波長体積内における6つの希土類(er$^{3+}$)イオンの高忠実性初期化と単発スピン測定を可能にする光周波数領域多重化手法を実験的に実証した。 また,光交流スタークシフトを用いたコヒーレントスピン回転に対するサブ波長制御も示す。 実証されたアプローチは、任意に小さな分離で多数のイオンにスケールできる可能性があり、量子情報処理や多体ダイナミクスの基礎研究への応用で、強く相互作用する原子欠陥アレイを実現するための重要なステップである。

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