論文の概要: Fast coherent control of an NV- spin ensemble using a KTaO3 dielectric
resonator at cryogenic temperatures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.06781v2
- Date: Sun, 29 Aug 2021 04:25:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-31 04:20:44.371644
- Title: Fast coherent control of an NV- spin ensemble using a KTaO3 dielectric
resonator at cryogenic temperatures
- Title（参考訳）: KTaO3誘電体共振器を用いた低温におけるNVスピンアンサンブルの高速コヒーレント制御
- Authors: Hyma H. Vallabhapurapu, James P. Slack-Smith, Vikas K. Sewani, Chris
Adambukulam, Andrea Morello, Jarryd J. Pla, Arne Laucht
- Abstract要約: 低温環境における試料へのマイクロ波の送出は、光学的アクセスの制限、空間の制約、熱発生などの実験的課題を引き起こす可能性がある。
ここでは、低温下でのKTaO3誘電体共振器の高誘電率を利用して、負電荷の窒素空隙スピンアンサンブルの高速かつコヒーレントな制御を示す。
- 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: Microwave delivery to samples in a cryogenic environment can pose
experimental challenges such as restricting optical access, space constraints
and heat generation. Moreover, existing solutions that overcome various
experimental restrictions do not necessarily provide a large, homogeneous
oscillating magnetic field over macroscopic lengthscales, which is required for
control of spin ensembles or fast gate operations in scaled-up quantum
computing implementations. Here we show fast and coherent control of a
negatively charged nitrogen vacancy spin ensemble by taking advantage of the
high permittivity of a KTaO3 dielectric resonator at cryogenic temperatures. We
achieve Rabi frequencies of up to 48 MHz, with the total field-to-power
conversion ratio $C_{\rm P} = $ 9.66 mT/$\sqrt{\rm W}$ ($\approx191$
MHz/$\sqrt{\rm W}$). We use the nitrogen vacancy center spin ensemble to probe
the quality factor, the coherent enhancement, and the spatial distribution of
the magnetic field inside the diamond sample. The key advantages of the
dielectric resonator utilised in this work are: ease of assembly, in-situ
tuneability, a high magnetic field conversion efficiency, a low volume
footprint, and optical transparency. This makes KTaO3 dielectric resonators a
promising platform for the delivery of microwave fields for the control of
spins in various materials at cryogenic temperatures.
- Abstract（参考訳）: 極低温環境における試料へのマイクロ波伝送は、光アクセスの制限、空間制約、熱発生などの実験的な課題を提起することができる。
さらに、様々な実験的制約を克服する既存のソリューションは、スケールアップ量子コンピューティング実装においてスピンアンサンブルや高速ゲート操作を制御するために必要となる、マクロな長さスケールを超える大きな均一な振動磁界を提供するとは限らない。
ここでは、極低温におけるktao3誘電体共振器の高誘電率を利用した負帯窒素空孔スピンアンサンブルの高速かつコヒーレント制御を示す。
我々は最大48mhzのrabi周波数を実現し、全フィールド対電力変換比$c_{\rm p} = 9.66 mt/$\sqrt{\rm w}$ (約191$ mhz/$\sqrt{\rm w}$) である。
我々は, 窒素空洞中心スピンアンサンブルを用いて, ダイヤモンド試料中の磁場の質因子, コヒーレントエンハンスメント, 空間分布を調査した。
この研究で利用された誘電体共振器の主な利点は、組み立ての容易さ、その場調整性、高磁場変換効率、低体積フットプリント、光学透過性である。
これにより、KTaO3誘電体共振器は、低温で様々な材料中のスピンを制御するためのマイクロ波場を伝送するための有望なプラットフォームとなる。
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