論文の概要: Detecting spins with a microwave photon counter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.01415v1
- Date: Tue, 2 Feb 2021 10:12:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-13 00:47:28.698896
- Title: Detecting spins with a microwave photon counter
- Title（参考訳）: マイクロ波光子カウンタによるスピン検出
- Authors: Emanuele Albertinale, L\'eo Balembois, Eric Billaud, Vishal Ranjan,
Daniel Flanigan, Thomas Schenkel, Daniel Est\`eve, Denis Vion, Patrice
Bertet, Emmanuel Flurin
- Abstract要約: マイクロ波周波数およびミリケルビン温度での蛍光によるシリコン中のドナースピンの小さなアンサンブルの検出を実証した。
少数のスピンの磁気共鳴分光法として,蛍光検出の可能性について論じる。
- 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: Quantum emitters respond to resonant illumination by radiating
electromagnetic fields. A component of these fields is phase-coherent with the
driving tone, while another one is incoherent, consisting of spontaneously
emitted photons and forming the fluorescence signal. Atoms and molecules are
routinely detected by their fluorescence at optical frequencies, with important
applications in quantum technology and microscopy. Spins, on the other hand,
are usually detected by {their coherent response} at radio- or microwave
frequencies, either in continuous-wave or pulsed magnetic resonance. Indeed,
fluorescence detection of spins is hampered {by their low spontaneous emission
rate} and by the lack of single-photon detectors in this frequency range. Here,
using superconducting quantum devices, we demonstrate the detection of a small
ensemble of donor spins in silicon by their fluorescence at microwave frequency
and millikelvin temperatures. We enhance the spin radiative decay rate by
coupling them to a high-quality-factor and small-mode-volume superconducting
resonator, and we connect the device output to a newly-developed microwave
single-photon counter based on a superconducting qubit. We discuss the
potential of fluorescence detection as a novel method for magnetic resonance
spectroscopy of small numbers of spins.
- Abstract（参考訳）: 電磁界を放射することで共鳴照明に応答する量子エミッタ。
これらのフィールドの成分は駆動音と位相整合し、もう1つは自発的に放出された光子からなり蛍光信号を形成する非一貫性である。
原子や分子は、光周波数での蛍光によって定期的に検出され、量子技術や顕微鏡に重要な応用がある。
一方、スピンは通常、連続波またはパルス磁気共鳴において、電波またはマイクロ波の周波数で {their coherent response} によって検出される。
実際、スピンの蛍光検出は、低い自発放出率と、この周波数範囲における単一光子検出器の欠如によって妨げられる。
ここでは、超伝導量子デバイスを用いて、マイクロ波およびミリケルビン温度での蛍光によるシリコン中のドナースピンの小さなアンサンブルの検出を実証する。
我々は、高品位かつ小型の超伝導共振器に結合することでスピン放射減衰率を高め、超伝導量子ビットに基づく新しいマイクロ波単一光子カウンタにデバイス出力を接続する。
少数のスピンの磁気共鳴分光法における蛍光検出の可能性について考察する。
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