論文の概要: Transition metal impurities in Silicon: Computational search for a semiconductor qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.05927v2
• Date: Fri, 19 Aug 2022 19:47:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-31 08:33:51.365240
• Title: Transition metal impurities in Silicon: Computational search for a semiconductor qubit
• Title（参考訳）: シリコン中の遷移金属不純物:半導体量子ビットの計算探索
• Authors: Cheng-Wei Lee, Meenakshi Singh, Adele Tamboli, Vladan Stevanovi\'c
• Abstract要約: シリコンバンドギャップ内で三重項-三重項遷移を可能にする7つの遷移金属不純物を発見した。 結果は、量子センシングのための高い動作温度を持つシリコンベースの量子ビットへの第一歩となる。 これらの点欠陥は、シリコンベースの量子ビットと中赤外自由空間通信のためのデバイスにおけるスピン光子インターフェースにつながる可能性がある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Semiconductors offer a promising platform for physical implementation of qubits, but their broad adoption is presently hindered by limited scalability and/or very low operating temperatures. Learning from the nitrogen-vacancy centers in diamond, our goal is to find equivalent optically active point defect centers in crystalline silicon, which could be advantageous for their scalability and integration with classical devices. Transition metal (TM) impurities in silicon are common paramagnetic deep defects, but a comprehensive theoretical study of the whole 3$d$ series that considers generalized Koopmans' condition is missing. We apply the HSE06(+U) method to examine their potential as optically active spin qubits and identify seven TM impurities that have optically allowed triplet-triplet transitions within the silicon band gap. These results provide the first step toward silicon-based qubits with higher operating temperatures for quantum sensing. Additionally, these point defects could lead to spin-photon interfaces in silicon-based qubits and devices for mid-infrared free-space communications.
• Abstract（参考訳）: 半導体は量子ビットを物理的に実装するための有望なプラットフォームを提供するが、その広範な採用は、スケーラビリティの制限や非常に低い動作温度によって妨げられている。 ダイヤモンドの窒素空孔センターから学んだ私たちのゴールは、結晶シリコンに等価な光学活性点欠陥センターを見つけることです。 シリコン中の遷移金属(TM)不純物は常磁性の深い欠陥であるが、一般化されたクープマンの条件を考える3$d$シリーズ全体の包括的な理論的研究は欠落している。 hse06(+u)法を用いて、光学活性スピン量子ビットとしてのポテンシャルを調べ、シリコンバンドギャップ内の三重項三重項遷移を光学的に許容する7つのtm不純物を特定する。 これらの結果は、量子センシングの動作温度が高いシリコンベースの量子ビットへの第一歩となる。 さらに、これらの点欠陥は、中赤外自由空間通信のためのシリコンベースの量子ビットおよびデバイスにおけるスピン光子インターフェースに繋がる可能性がある。

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