論文の概要: First-principles Calculation of the Temperature-dependent Transition Energies in Spin Defects

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.02791v3
• Date: Tue, 6 Sep 2022 18:46:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-14 06:12:02.289763
• Title: First-principles Calculation of the Temperature-dependent Transition Energies in Spin Defects
• Title（参考訳）: スピン欠陥の温度依存性遷移エネルギーの第一原理計算
• Authors: Hao Tang, Ariel Rebekah Barr, Guoqing Wang, Paola Cappellaro, Ju Li
• Abstract要約: 我々は,ゼロフォノンラインの温度依存性,ゼロフィールド分割,超微細相互作用,色中心の核四極子相互作用に関する第一原理法を開発した。 温度依存性の主な起源をフォノン振動の2次効果として同定した。 この方法は一般的に異なる色中心に適用でき、高精度な量子センサーを設計するための理論的ツールを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.366231896894305
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Spin qubits associated with color centers are promising platforms for various quantum technologies. However, to be deployed in robust quantum devices, the variations of their intrinsic properties with the external conditions, and in particular temperature, should be known with high precision. Unfortunately, a predictive theory on the temperature dependence of the resonance frequency of electron and nuclear spin defects in solids remains lacking. In this work, we develop a first-principles method for the temperature dependence of zero phonon line, zero-field splitting, hyperfine interaction, and nuclear quadrupole interaction of color centers. As a testbed, we compare our ab-initio calculation results with experiments in the Nitrogen-Vacancy (NV) center finding good agreement. Interestingly, we identify the major origin of temperature dependence as a second-order effect of phonon vibration. The method is generally applicable to different color centers and provides a theoretical tool for designing high-precision quantum sensors.
• Abstract（参考訳）: 色中心に関連するスピン量子ビットは、様々な量子技術のための有望なプラットフォームである。 しかし、ロバストな量子デバイスに展開するには、それらの固有特性と外部条件、特に温度の変動を高精度に知る必要がある。 残念なことに、固体中の電子および核スピン欠陥の共鳴周波数の温度依存性に関する予測理論はいまだに欠けている。 本研究では,ゼロフォノンラインの温度依存性,ゼロフィールド分割,超微細相互作用,色中心の核四極子相互作用に関する第一原理法を開発した。 実験ベッドとして, 窒素空洞(nv)センターにおける実験結果と比較し, 良好な一致を得た。 興味深いことに、温度依存性の主な起源はフォノン振動の2次効果である。 この方法は一般に異なる色中心に適用でき、高精度量子センサーを設計するための理論的ツールを提供する。

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