論文の概要: Room Temperature Coherent Control of Spin Defects in hexagonal Boron
Nitride
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.12513v1
- Date: Fri, 23 Oct 2020 16:31:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-27 22:45:05.085361
- Title: Room Temperature Coherent Control of Spin Defects in hexagonal Boron
Nitride
- Title（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素におけるスピン欠陥の室温コヒーレント制御
- Authors: Andreas Gottscholl, Matthias Diez, Victor Soltamov, Christian Kasper,
Andreas Sperlich, Mehran Kianinia, Carlo Bradac, Igor Aharonovich, Vladimir
Dyakonov
- Abstract要約: スピン状態がアクセス可能な固体の光学活性欠陥は、固体量子情報やセンシング用途の候補として有望である。
六方晶窒化ホウ素(hBN)におけるホウ素空孔中心のアンサンブルのコヒーレント制御の実現
量子技術におけるファン・デル・ワールス材料の利用には,本研究の成果が重要である。
- 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: Optically active defects in solids with accessible spin states are promising
candidates for solid state quantum information and sensing applications. To
employ these defects as quantum building blocks, coherent manipulation of their
spin state is required. Here we realize coherent control of ensembles of boron
vacancy (V$_B^-$) centers in hexagonal boron nitride (hBN). Specifically, by
applying pulsed spin resonance protocols, we measure spin-lattice relaxation
time ($T_1$) of 18 $\mu$s and spin coherence time ($T_2$) of 2 $\mu$s at room
temperature. The spin-lattice relaxation time increases by three orders of
magnitude at cryogenic temperature. Furthermore, employing a two- and
three-pulse electron spin-echo envelope modulation (ESEEM) we separate the
quadrupole and hyperfine interactions with the surrounding nuclei. Finally, by
applying a method to decouple the spin state from its inhomogeneous nuclear
environment - a "hole-burning" - the spectral optically detected magnetic
resonance linewidth is significantly reduced to several tens of kHz, thus
extending the spin coherence time by a factor of three. Our results are
important for employment of van der Waals materials for quantum technologies,
specifically in the context of using hBN as a high-resolution quantum sensor
for hybrid quantum systems including 2D heterostructures, nanoscale devices and
emerging atomically thin magnets.
- Abstract（参考訳）: アクセス可能なスピン状態を持つ固体の光学活性欠陥は、固体量子情報およびセンシング応用の候補として有望である。
これらの欠陥を量子ビルディングブロックとして利用するには、スピン状態のコヒーレントな操作が必要である。
ここでは,六方晶窒化ホウ素(hBN)におけるホウ素空孔(V$_B^-$)中心のコヒーレント制御を実現する。
具体的には、パルススピン共鳴プロトコルを適用することで、室温で18ドルのスピン格子緩和時間(t_1$)と2ドルのスピンコヒーレンス時間(t_2$)を測定する。
スピン格子緩和時間は極低温下で3桁増加する。
さらに、2パルスと3パルスのスピン-エチョエンベロープ変調(ESEEM)を用いて、周囲の原子核との四重極と超微細相互作用を分離する。
最後に、スピン状態と不均一な核環境(「ホールバーニング」)を分離する手法を適用することにより、スペクトル光学的に検出された磁気共鳴線幅は数十kHzに大幅に減少し、スピンコヒーレンス時間を3倍に伸ばす。
量子技術におけるファンデルワールス材料、特に2次元ヘテロ構造、ナノスケールデバイス、新興の原子薄磁性体を含むハイブリッド量子システムのための高分解能量子センサとしてhbnを使用するという文脈において、本研究は重要である。
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