論文の概要: High resolution, High contrast optical interface for defect qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.07046v1
• Date: Sun, 14 Feb 2021 01:50:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-11 04:25:24.310418
• Title: High resolution, High contrast optical interface for defect qubits
• Title（参考訳）: 欠陥量子ビットのための高分解能高コントラスト光学インタフェース
• Authors: Jong Sung Moon, Haneul Lee, Jin Hee Lee, Woong Bae Jeon, Dowon Lee, Junghyun Lee, Seoyoung Paik, Sang-Wook Han, Rolf Reuter, Andrej Denisenko, Joerg Wrachtrup, Sang-Yun Lee and Je-Hyung Kim
• Abstract要約: マイクロスフィア支援共焦点顕微鏡による欠陥量子ビットの高分解能・高コントラストイメージングを実証した。 マイクロスフィアは、仮想画像を拡大した点欠陥に対して優れた光学インターフェースを提供する。 提案手法は,高分解能,高感度で近接した欠陥をイメージングし,対処するための効率的な方法を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.181654697819463
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Point defects in crystals provide important building blocks for quantum applications. To initialize, control, and read-out their quantum states, an efficient optical interface for addressing defects with photons is required. However, conventional confocal fluorescence microscopy with high refractive index crystals has limited photon collection efficiency and spatial resolution. Here, we demonstrate high resolution, high contrast imaging for defects qubits using microsphere-assisted confocal microscopy. A microsphere provides an excellent optical interface for point defects with a magnified virtual image that improves spatial resolution up to ~${\lambda}$/5 as well as an optical signal-to-noise ratio by four times. These features enable individual optical addressing of single photons and single spins of spatially-unresolved defects in conventional confocal microscopy with improved signal contrast. The combined optical tweezers show the possibility of positioning or scanning the microspheres for deterministic coupling and wide-field imaging of defects. The approach does not require any complicated fabrication and additional optical system but uses simple micro-optics off-the-shelf. From these distinctive advantages of the microspheres, our approach can provide an efficient way for imaging and addressing closely-spaced defects with higher resolution and sensitivity.
• Abstract（参考訳）: 結晶の点欠陥は量子応用の重要な構成要素となる。 量子状態の初期化、制御、読み出しには、光子による欠陥に対処するための効率的な光学インタフェースが必要である。 しかし、高屈折率結晶を用いた従来の共焦点蛍光顕微鏡は光子収集効率と空間分解能に制限がある。 本稿では,マイクロスフェア支援共焦点顕微鏡を用いて,欠陥量子ビットの高分解能高コントラストイメージングを示す。 マイクロスフィアは、拡大した仮想画像を持つ点欠陥に対する優れた光学的インターフェースを提供し、空間分解能を最大$${\lambda}$/5まで向上させ、光学信号対雑音比を4倍に向上させる。 これらの特徴は、信号コントラストを改善した従来の共焦点顕微鏡において、単一光子と空間未解決欠陥の単一スピンの個別の光アドレス化を可能にする。 複合光学トワイザーは、欠陥の決定論的カップリングと広視野イメージングのためにマイクロスフィアの位置決めや走査の可能性を示す。 このアプローチでは複雑な製造や光学系の追加は必要とせず、市販の単純なマイクロ光学を使用する。 これらのマイクロスフィアの特有な利点から、このアプローチはより高分解能と感度で近接した欠陥をイメージングし対処するための効率的な方法を提供することができる。

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