論文の概要: Resonant Excitation and Purcell Enhancement of Coherent Nitrogen-Vacancy Centers Coupled to a Fabry-P\'{e}rot Micro-Cavity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.08204v1
• Date: Thu, 17 Sep 2020 10:48:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-02 00:19:34.233562
• Title: Resonant Excitation and Purcell Enhancement of Coherent Nitrogen-Vacancy Centers Coupled to a Fabry-P\'{e}rot Micro-Cavity
• Title（参考訳）: Fabry-P\'{e} マイクロキャビティに結合したコヒーレント窒素空洞の共鳴励起とパーセル増強
• Authors: Maximilian Ruf, Matthew J. Weaver, Suzanne B. van Dam, Ronald Hanson
• Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は量子ネットワークの主構成要素として確立されている。 表面近傍のNV中心の粗い光コヒーレンスは、エンタングルメント生成に必要な共振光制御をこれまで防いできた。 ファイバキャビティ結合型NV中心の共振アドレッシングとPurcell-enhanent Photon放射の収集について述べる。
• 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: The nitrogen-vacancy (NV) center in diamond has been established as a prime building block for quantum networks. However, scaling beyond a few network nodes is currently limited by low spin-photon entanglement rates, resulting from the NV center's low probability of coherent photon emission and collection. Integration into a cavity can boost both values via the Purcell effect, but poor optical coherence of near-surface NV centers has so far prevented their resonant optical control, as would be required for entanglement generation. Here, we overcome this challenge, and demonstrate resonant addressing of individual, fiber-cavity-coupled NV centers, and collection of their Purcell-enhanced coherent photon emission. Utilizing off-resonant and resonant addressing protocols, we extract Purcell factors of up to 4, consistent with a detailed theoretical model. This model predicts that the probability of coherent photon detection per optical excitation can be increased to 10% for realistic parameters - an improvement over state-of-the art solid immersion lens collection systems by two orders of magnitude. The resonant operation of an improved optical interface for single coherent quantum emitters in a closed-cycle cryogenic system at T $\sim$ 4 K is an important result towards extensive quantum networks with long coherence.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンドの窒素空洞(nv)中心は量子ネットワークの素構築ブロックとして確立されている。 しかし、いくつかのネットワークノードを超えるスケーリングは現在、nvセンターがコヒーレント光子放出と収集の確率が低いため、スピン光子絡み速度が低く制限されている。 キャビティへの統合はパーセル効果を通じて両方の値を高めることができるが、表面近傍のNV中心の光学コヒーレンスが悪いため、エンタングルメント生成に必要な共振光制御が妨げられている。 ここでは、この課題を克服し、個々のファイバーキャビティ結合NV中心の共鳴アドレスと、Purcell-enhanent photon放射の収集を実証する。 外部共振器および共振器アドレッシングプロトコルを用いることで,Purcellの最大4因子を詳細な理論的モデルに従って抽出する。 このモデルは、光励起によるコヒーレント光子検出の確率を、現実的なパラメーターに対して10%に向上させることができると予測する。 閉サイクル低温系における単一コヒーレント量子エミッタのための改良された光インタフェースの共振操作は、長いコヒーレンスを持つ広範囲な量子ネットワークにとって重要な結果である。

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