論文の概要: Microscopic study of optically-stable, coherent color centers in diamond generated by high-temperature annealing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.09691v1
• Date: Sat, 20 Aug 2022 14:20:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-30 09:34:51.310910
• Title: Microscopic study of optically-stable, coherent color centers in diamond generated by high-temperature annealing
• Title（参考訳）: 高温アニールにより生成するダイヤモンドの光学安定コヒーレント色中心の微視的研究
• Authors: King Cho Wong, San Lam Ng, Kin On Ho, Yang Shen, Jiahao Wu, Kwing To Lai, Man Yin Leung, Wai Kuen Leung, Durga Bhaktavatsala Rao Dasari, Andrej Denisenko, J\"org Wrachtrup, and Sen Yang
• Abstract要約: 固体の単一の色中心は、量子情報科学のための有望な物理プラットフォームとして出現している。 非注入ダイヤモンドにおける窒素空孔(NV)中心形成のための高温焼鈍(HTA)アプローチの提案と実証を行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.8606674775322185
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Single color centers in solid have emerged as promising physical platforms for quantum information science. Creating these centers with excellent quantum properties is a key foundation for further technological developments. In particular, the microscopic understanding of the spin bath environments is the key to engineer color centers for quantum control. In this work, we propose and demonstrate a distinct high-temperature annealing (HTA) approach for creating high-quality nitrogen vacancy (NV) centers in implantation-free diamonds. Simultaneously using the created NV centers as probes for their local environment we verify that no damage was microscopically induced by the HTA. Nearly all single NV centers created in ultra-low-nitrogen-concentration membranes possess stable and Fourier-transform-limited optical spectra. Furthermore, HTA strongly reduces noise sources naturally grown in ensemble samples, and leads to more than three-fold improvements of decoherence time and sensitivity. We also verify that the vacancy activation and defect reformation, especially H3 and P1 centers, can explain the reconfiguration between spin baths and color centers. This novel approach will become a powerful tool in vacancy-based quantum technology.
• Abstract（参考訳）: 固体の単一色中心は、量子情報科学の有望な物理プラットフォームとして現れてきた。 優れた量子特性を持つこれらのセンターを作ることは、さらなる技術発展の鍵となる基礎である。 特に、スピン浴環境の微視的理解は、量子制御のための色中心を設計する鍵となる。 本研究では, 埋込み自由ダイヤモンド中の窒素空孔 (NV) を高品質に生成するための高温アニール (HTA) アプローチを提案し, 実証する。 生成したnvセンターを局所環境のプローブとして使用することにより,htaによる損傷は微視的に起こらないことを確認した。 超低窒素濃縮膜で生成されるほぼ全てのNV中心は、安定かつフーリエ変換スペクトルを持つ。 さらに、HTAはアンサンブルサンプルで自然に発生するノイズ源を強く低減し、デコヒーレンス時間と感度の3倍以上の改善をもたらす。 また,特にH3およびP1中心の空孔活性化と欠陥修復が,スピン浴と色中心の再構成を説明できることを確認した。 この新たなアプローチは、空洞ベースの量子技術において強力なツールとなる。

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