論文の概要: Deterministic Laser Writing of Spin Defects in Nanophotonic Cavities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.00177v2
- Date: Thu, 6 Oct 2022 01:28:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-24 05:18:00.028034
- Title: Deterministic Laser Writing of Spin Defects in Nanophotonic Cavities
- Title（参考訳）: ナノフォトニックキャビティにおけるスピン欠陥の決定論的レーザー書き込み
- Authors: Aaron M. Day, Jonathan R. Dietz, Madison Sutula, Matthew Yeh and
Evelyn L. Hu
- Abstract要約: 既存の欠陥生成プロセスは、リアルタイムな欠陥キャビティ特性を阻害する。
ナノ秒パルス上バンドギャップレーザーを用いた共振器一体型スピン欠陥の直接レーザーライティングを実演した。
このリアルタイムな局所的欠陥形成法は、空洞積分された欠陥スピンの実証と組み合わせて、量子ネットワークにおける工学的空洞-エミッタ結合の重要なステップとなる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: High-yield engineering and characterization of cavity-emitter coupling is an
outstanding challenge in developing scalable quantum network nodes. Ex-situ
defect formation processes prevent real-time defect-cavity characterization,
and previous in-situ methods require further processing to improve emitter
properties or are limited to bulk substrates. We demonstrate direct
laser-writing of cavity-integrated spin defects using a nanosecond-pulsed
above-bandgap laser. Photonic crystal cavities in 4H-silicon carbide serve as a
nanoscope monitoring silicon monovacancy (V$_{Si}^-$) defect formation within
the $100~\text{nm}^3$ cavity mode volume. We observe defect spin resonance,
cavity-integrated photoluminescence and excited-state lifetimes consistent with
conventional defect formation methods, without need for post-irradiation
thermal annealing. We further find an exponential reduction in excited-state
lifetime at fluences approaching the cavity amorphization threshold, and show
single-shot local annealing of the intrinsic background defects at the
V$_{Si}^-$ formation sites. This real-time in-situ method of localized defect
formation, paired with demonstration of cavity-integrated defect spins, marks
an important step in engineering cavity-emitter coupling for quantum
networking.
- Abstract（参考訳）: キャビティ-エミッタカップリングの高yieldエンジニアリングとキャラクタリゼーションは、スケーラブルな量子ネットワークノードの開発において際立った課題である。
既設欠陥生成プロセスでは, リアルタイムな欠陥キャビティ評価が防止され, 従来のインスタット法ではエミッタ特性の改善やバルク基板の制限が求められていた。
ナノ秒パルス上帯域ギャップレーザーを用いたキャビティ集積スピン欠陥の直接レーザーライティングを示す。
4H-ケイ素炭化物中のフォトニック結晶空洞は、100〜\text{nm}^3$キャビティモード体積内のシリコン単空孔(V$_{Si}^-$)欠陥の形成を監視するナノスコープとして機能する。
従来の欠陥生成法と整合した欠陥スピン共鳴, キャビティ集積フォトルミネッセンス, 励起状態寿命を, 照射後熱アニールを必要とせず観察した。
さらに, キャビティアモルファスしきい値に接近したフルエンスにおける励起状態寿命の指数関数的減少を見出し, v$_{si}^-$ 形成部位における固有背景欠陥の単発局所アニーリングを示す。
このリアルタイムな局所的欠陥形成法は、空洞積分欠陥スピンの実証と組み合わせて、量子ネットワークにおける工学的空洞-エミッタ結合の重要なステップとなる。
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