論文の概要: Probing the coherence of solid-state qubits at avoided crossings
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.11077v1
- Date: Wed, 21 Oct 2020 15:37:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-28 03:09:52.100560
- Title: Probing the coherence of solid-state qubits at avoided crossings
- Title(参考訳): 回避交差における固体量子ビットのコヒーレンス
- Authors: Mykyta Onizhuk, Kevin C. Miao, Joseph P. Blanton, He Ma, Christopher
P. Anderson, Alexandre Bourassa, David D. Awschalom, Giulia Galli
- Abstract要約: 本研究では,核スピン浴と相互作用する常磁性欠陥の量子力学について検討した。
提案された理論的アプローチは、第一原理からスピン量子ビットのコヒーレンス特性を設計する方法を舗装する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 51.805457601192614
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Optically addressable paramagnetic defects in wide-band-gap semiconductors
are promising platforms for quantum communications and sensing. The presence of
avoided crossings between the electronic levels of these defects can
substantially alter their quantum dynamics and be both detrimental and
beneficial for quantum information applications. Avoided crossings give rise to
clock transitions, which can significantly improve protection from magnetic
noise and favorably increase coherence time. However, the reduced coupling
between electronic and nuclear spins at an avoided crossing may be detrimental
to applications where nuclear spins act as quantum memories. Here we present a
combined theoretical and experimental study of the quantum dynamics of
paramagnetic defects interacting with a nuclear spin bath at avoided crossings.
We develop a computational approach based on a generalization of the cluster
expansion technique, which can account for processes beyond pure dephasing and
describe the dynamics of any solid-state spin-qubits near avoided crossings.
Using this approach and experimental validation, we determine the change in
nature and source of noise at avoided crossings for divacancies in SiC. We find
that we can condition the clock transition of the divacancies in SiC on
multiple adjacent nuclear spins states. In our experiments, we demonstrate that
one can suppress the effects of fluctuating charge impurities with depletion
techniques, leading to an increased coherence time at clock transition, limited
purely by magnetic noise. Combined with ab-initio predictions of spin
Hamiltonian parameters, the proposed theoretical approach paves the way to
designing the coherence properties of spin qubits from first principles.
- Abstract(参考訳): 広帯域gap半導体における光対応可能な常磁性欠陥は、量子通信とセンシングのプラットフォームとして有望である。
これらの欠陥の電子レベル間の回避された交差の存在は、量子力学を著しく変化させ、量子情報応用に有害かつ有益である。
回避された交差はクロック遷移を引き起こし、磁気ノイズからの保護を大幅に改善し、コヒーレンスタイムを良好に増加させる。
しかし、避けられた交差における電子スピンと核スピンのカップリングの減少は、核スピンが量子記憶として機能するアプリケーションに有害である可能性がある。
ここでは、核スピン浴と相互作用する常磁性欠陥の量子力学に関する理論的および実験的研究の組合せについて述べる。
我々は,クラスター展開法を一般化した計算手法を開発し,純粋に強調する以上の過程を考慮し,回避された交差近傍の任意の固体スピン量子ビットのダイナミクスを記述する。
提案手法と実験による検証により,SiCにおける拡散防止におけるノイズの性質と発生源の変化を判定する。
我々は、隣り合う複数の核スピン状態上でSiCの原子価の時間遷移を条件付けることができる。
本実験では, 電荷不純物変動の影響を減弱法で抑制し, クロック遷移時のコヒーレンス時間の増加を, 純粋に磁気ノイズによって抑制できることを実証した。
スピンハミルトンパラメータのab-initio予測と組み合わせて、提案された理論的アプローチは、第一原理からスピン量子ビットのコヒーレンス特性を設計する道を開く。
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