論文の概要: Optically coherent nitrogen-vacancy defect centers in diamond nanostructures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.05605v1
• Date: Thu, 10 Mar 2022 19:42:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-22 11:51:35.022270
• Title: Optically coherent nitrogen-vacancy defect centers in diamond nanostructures
• Title（参考訳）: ダイヤモンドナノ構造における光コヒーレント窒素空孔欠陥中心
• Authors: Laura Orphal-Kobin, Kilian Unterguggenberger, Tommaso Pregnolato, Natalia Kemf, Matthias Matalla, Ralph-Stephan Unger, Ina Ostermay, Gregor Pieplow, Tim Schr\"oder
• Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔欠陥中心(NV)は量子記憶として作用し、コヒーレント光子と相互作用する。 ダイヤモンドナノ構造における電気ノイズを著しく低減する戦略を提案する。 本研究では, ナノ構造結合型NVの絡み合い発生率を最大数百kHzまで向上させるための絡み合いプロトコルを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Optically active solid-state spin defects have the potential to become a versatile resource for quantum information processing applications. Nitrogen-vacancy defect centers (NV) in diamond act as quantum memories and can be interfaced by coherent photons as demonstrated in entanglement protocols. However, in particular in diamond nanostructures, the effect of spectral diffusion leads to optical decoherence hindering entanglement generation. In this work, we present strategies to significantly reduce the electric noise in diamond nanostructures. We demonstrate single NVs in nanopillars exhibiting lifetime-limited linewidth on the time scale of one second and long-term spectral stability with inhomogeneous linewidth as low as 150 MHz over three minutes. Excitation power and energy-dependent measurements in combination with nanoscopic Monte Carlo simulations contribute to a better understanding of the impact of bulk and surface defects on the NV's spectral properties. Finally, we propose an entanglement protocol for nanostructure-coupled NVs providing entanglement generation rates up to hundreds of kHz.
• Abstract（参考訳）: 光学活性な固体スピン欠陥は、量子情報処理アプリケーションのための汎用的な資源になる可能性がある。 ダイヤモンド中の窒素空孔欠陥中心(NV)は量子記憶として作用し、絡み合いプロトコルで示されるようにコヒーレント光子と相互作用することができる。 しかし、特にダイヤモンドナノ構造では、スペクトル拡散の影響により光デコヒーレンスが絡み合いの発生を妨げる。 本研究では,ダイヤモンドナノ構造の電気ノイズを著しく低減する手法を提案する。 ナノピラーにおいて1個のnvが1秒間のスペクトル安定性の時間スケールで寿命制限された線幅を示し、不均質な線幅は3分間で150mhzまで低下することを示した。 励起パワーとエネルギー依存の測定は、ナノ光学モンテカルロシミュレーションと組み合わせることで、バルクおよび表面欠陥がNVのスペクトル特性に与える影響をよりよく理解することができる。 最後に,ナノ構造結合型NVの絡み合い発生率を最大数百kHzまで向上させる絡み合いプロトコルを提案する。

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