論文の概要: Spin resonance linewidths of bismuth donors in silicon coupled to planar microresonators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.07600v3
• Date: Fri, 20 Nov 2020 09:52:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-09 11:31:22.804502
• Title: Spin resonance linewidths of bismuth donors in silicon coupled to planar microresonators
• Title（参考訳）: 平面マイクロ共振器に結合したシリコン中のビスマスドナーのスピン共鳴線幅
• Authors: James O'Sullivan, Oscar W. Kennedy, Christoph W. Zollitsch, Mantas \v{S}im\.enas, Christopher N. Thomas, Leonid V. Abdurakhimov, Stafford Withington, John J. L. Morton
• Abstract要約: シリコン中のビスマスドナースピンのアンサンブルは、マイクロ波量子メモリのための有望なストレージ要素である。 自然シリコン中のビスマスドナーのアンサンブルのパルス電子スピン共鳴測定を行った。 我々は、異なる線幅拡大機構を同定し、特に磁場非感応クロック遷移の動作によって抑制できるものを特定する。
• 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: Ensembles of bismuth donor spins in silicon are promising storage elements for microwave quantum memories due to their long coherence times which exceed seconds. Operating an efficient quantum memory requires achieving critical coupling between the spin ensemble and a suitable high-quality factor resonator -- this in turn requires a thorough understanding of the lineshapes for the relevant spin resonance transitions, particularly considering the influence of the resonator itself on line broadening. Here, we present pulsed electron spin resonance measurements of ensembles of bismuth donors in natural silicon, above which niobium superconducting resonators have been patterned. By studying spin transitions across a range of frequencies and fields we identify distinct line broadening mechanisms, and in particular those which can be suppressed by operating at magnetic-field-insensitive `clock transitions'. Given the donor concentrations and resonator used here, we measure a cooperativity $C\sim 0.2$ and based on our findings we discuss a route to achieve unit cooperativity, as required for a quantum memory.
• Abstract（参考訳）: シリコン中のビスマスドナースピンの集合は、数秒を超える長いコヒーレンス時間のために、マイクロ波量子メモリの保存要素を約束している。 効率的な量子メモリを操作するには、スピンアンサンブルと適切な高品質因子共振器との臨界結合を実現する必要がある。 本稿では,ニオブ超伝導共振器をパターン化した自然シリコン中のビスマスドナーのアンサンブルのパルス電子スピン共鳴測定を行う。 スピン遷移を周波数と磁場の範囲で研究することで、異なる線幅拡大機構、特に磁場に敏感な「クロック遷移」で動作させることで抑制できるものを特定する。 ここではドナー濃度と共振器を用いて協調度を$C\sim 0.2$と測定し、量子メモリに必要な単位協調性を達成するための経路について議論する。

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