論文の概要: Inverted fine structure of a 6H-SiC qubit enabling robust spin-photon
interface
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.06989v1
- Date: Wed, 14 Jul 2021 20:58:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-22 07:11:49.810211
- Title: Inverted fine structure of a 6H-SiC qubit enabling robust spin-photon
interface
- Title（参考訳）: 6H-SiC量子ビットの高剛性スピン光子界面における逆微細構造
- Authors: I. D. Breev, Z. Shang, A. V. Poshakinskiy, H. Singh, Y. Berenc\'en, M.
Hollenbach, S. S. Nagalyuk, E. N. Mokhov, R. A. Babunts, P. G. Baranov, D.
Suter, S. A. Tarasenko, G. V. Astakhov, A. N. Anisimov
- Abstract要約: 6H-SiCのシリコン空孔量子ビットは、異常な反転微細構造を有する。
この結果、六角形の結晶軸に沿った光の指向性放出が起こり、光子抽出をより効率的にする。
我々の実験的および理論的アプローチは、SiCにおける原子スケール量子ビットの光学的およびスピン的性質について深い洞察を与える。
- 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: Optically controllable solid-state spin qubits are one of the basic building
blocks for applied quantum technology. Efficient extraction of emitted photons
and a robust spin-photon interface are crucial for the realization of quantum
sensing protocols and essential for the implementation of quantum repeaters.
Though silicon carbide (SiC) is a very promising material platform hosting
highly-coherent silicon vacancy spin qubits, a drawback for their practical
application is the unfavorable ordering of the electronic levels in the
optically excited state. Here, we demonstrate that due to polytypism of SiC, a
particular type of silicon vacancy qubits in 6H-SiC possesses an unusual
inverted fine structure. This results in the directional emission of light
along the hexagonal crystallographic axis, making photon extraction more
efficient and integration into photonic structures technologically
straightforward. From the angular polarization dependencies of the emission, we
reconstruct the spatial symmetry and determine the optical selection rules
depending on the local deformation and spin-orbit interaction, enabling direct
implementation of robust spin-photon entanglement schemes. Furthermore, the
inverted fine structure leads to unexpected behavior of the spin readout
contrast. It vanishes and recovers with lattice cooling due to two competing
optical spin pumping mechanisms. Our experimental and theoretical approaches
provide a deep insight into the optical and spin properties of atomic-scale
qubits in SiC required for quantum communication and distributed quantum
information processing.
- Abstract（参考訳）: 光制御可能な固体スピン量子ビットは、応用量子技術の基本構成要素の一つである。
発光光子と強いスピン光子界面の効率的な抽出は、量子センシングプロトコルの実現に不可欠であり、量子リピータの実装に不可欠である。
炭化ケイ素(SiC)は、高コヒーレントなシリコン空孔スピンクビットを担っている非常に有望な材料プラットフォームであるが、その実用上の欠点は、光学励起状態における電子レベルの不都合な順序付けである。
ここでは, SiCの多相性により, 6H-SiCの特定のタイプのシリコン空孔量子ビットが異常な逆微細構造を有することを示した。
この結果、六方晶軸に沿って光が方向的に放出され、光子抽出がより効率的になり、技術上はフォトニック構造への統合が容易になる。
放射の角偏光依存性から、空間対称性を再構成し、局所変形とスピン軌道相互作用による光学選択則を定め、ロバストなスピン光子絡み合いスキームの直接実装を可能にした。
さらに、反転した微細構造はスピン読み出しコントラストの予期しない挙動をもたらす。
2つの競合する光学スピンポンプ機構によって格子冷却により消失し、回復する。
我々の実験的および理論的アプローチは、量子通信や分散量子情報処理に必要なSiCの原子スケール量子ビットの光学的およびスピン的特性について深い洞察を与える。
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