論文の概要: Nuclear spin readout in a cavity-coupled hybrid quantum dot-donor system

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.01322v2
• Date: Mon, 17 May 2021 12:56:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-22 07:58:20.985286
• Title: Nuclear spin readout in a cavity-coupled hybrid quantum dot-donor system
• Title（参考訳）: キャビティ結合型ハイブリッド量子ドットドナー系における核スピン読み出し
• Authors: Jonas Mielke, Jason R. Petta, Guido Burkard
• Abstract要約: 核スピンは長いコヒーレンス時間を示し、環境からかなり孤立している。 マイクロ波共振器の伝送を探索して核スピンの読み出しを行う手法を提案する。
• 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: Nuclear spins show long coherence times and are well isolated from the environment, which are properties making them promising for quantum information applications. Here, we present a method for nuclear spin readout by probing the transmission of a microwave resonator. We consider a single electron in a silicon quantum dot-donor device interacting with a microwave resonator via the electric dipole coupling and subjected to a homogeneous magnetic field and a transverse magnetic field gradient. In our scenario, the electron spin interacts with a $^{31}\mathrm{P}$ defect nuclear spin via the hyperfine interaction. We theoretically investigate the influence of the P nuclear spin state on the microwave transmission through the cavity and show that nuclear spin readout is feasible with current state-of-the-art devices. Moreover, we identify optimal readout points with strong signal contrast to facilitate the experimental implementation of nuclear spin readout. Furthermore, we investigate the potential for achieving coherent excitation exchange between a nuclear spin qubit and cavity photons.
• Abstract（参考訳）: 核スピンは長いコヒーレンス時間を示し、環境から独立しており、量子情報応用に有望な性質である。 本稿ではマイクロ波共振器の伝送を探索して核スピン読み出し手法を提案する。 電気双極子カップリングを介してマイクロ波共振器と相互作用し、均質な磁場と横磁場勾配を受けるシリコン量子ドットドナーデバイス内の単一電子を考える。 我々のシナリオでは、電子スピンは超微細相互作用を介して$^{31}\mathrm{P}$欠陥核スピンと相互作用する。 p核スピン状態がキャビティを通過するマイクロ波伝送に与える影響を理論的に検討し、現在の最先端デバイスで核スピン読み出しが実現可能であることを示す。 さらに,強い信号コントラストを持つ最適読み出し点を同定し,核スピン読み出し実験の実施を容易にする。 さらに,核スピン量子ビットとキャビティ光子のコヒーレント励起交換を実現する可能性についても検討した。

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