論文の概要: Coherent Dynamics of Strongly Interacting Electronic Spin Defects in
Hexagonal Boron Nitride
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.11485v1
- Date: Thu, 20 Oct 2022 18:00:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-18 20:03:51.970877
- Title: Coherent Dynamics of Strongly Interacting Electronic Spin Defects in
Hexagonal Boron Nitride
- Title（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素における強相互作用電子スピン欠陥のコヒーレントダイナミクス
- Authors: Ruotian Gong, Guanghui He, Xingyu Gao, Peng Ju, Zhongyuan Liu,
Bingtian Ye, Erik A. Henriksen, Tongcang Li, Chong Zu
- Abstract要約: ファンデルワールス材料中の光学活性スピン欠陥は、現代の量子技術にとって有望なプラットフォームである。
本稿では, 六方晶窒化ホウ素 (hBN) における負電荷帯電ホウ素空孔中心の強い相互作用するアンサンブルのコヒーレントダイナミクスについて検討する。
この結果は,hBNの欠陥を量子センサやシミュレータとして将来利用するために重要な$mathrmV_mathrmB-$のスピンおよび電荷特性に関する新たな知見を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.93972364832565
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Optically active spin defects in van der Waals materials are promising
platforms for modern quantum technologies. Here we investigate the coherent
dynamics of strongly interacting ensembles of negatively charged boron-vacancy
($\mathrm{V}_{\mathrm{B}}^-$) centers in hexagonal boron nitride (hBN) with
varying defect density. By employing advanced dynamical decoupling sequences to
selectively isolate different dephasing sources, we observe more than 5-fold
improvement in the measured coherence times across all hBN samples. Crucially,
we identify that the many-body interaction within the
$\mathrm{V}_{\mathrm{B}}^-$ ensemble plays a substantial role in the coherent
dynamics, which is then used to directly determine the precise concentration of
$\mathrm{V}_{\mathrm{B}}^-$. We find that at high ion implantation dosage, only
$\lesssim5~\%$ of the created boron vacancy defects are in the desired
negatively charged state. Finally, we investigate the spin response of
$\mathrm{V}_{\mathrm{B}}^-$ to the local charged defects induced electric field
signals, and estimate its transverse electric field susceptibility. Our results
provide new insights on the spin and charge properties of
$\mathrm{V}_{\mathrm{B}}^-$, which are important for future use of defects in
hBN as quantum sensors and simulators.
- Abstract（参考訳）: ファンデルワールス材料の光学活性スピン欠陥は、現代の量子技術にとって有望なプラットフォームである。
本研究では, 欠陥密度の異なる六方晶窒化ホウ素 (hbn) における負に荷電されたホウ素空孔(英語版)("\mathrm{v}_{\mathrm{b}}^-$")中心の強相互作用のコヒーレントダイナミクスについて検討する。
異なるデファス源を選択的に分離するために高度な動的デカップリング配列を用いることにより、すべてのhbnサンプルで測定されたコヒーレンス時間の5倍以上の改善が観察される。
重要な点として、$\mathrm{v}_{\mathrm{b}}^-$アンサンブル内の多体相互作用がコヒーレントダイナミクスにおいて重要な役割を担っていることが判明し、これは$\mathrm{v}_{\mathrm{b}}^-$ の正確な濃度を直接決定するために用いられる。
高イオン注入量では、生成したホウ素空隙欠陥のわずか$\lesssim5~\%$のみが所望の負電荷状態にあることが判明した。
最後に,局所荷電欠陥誘導電界信号に対する$\mathrm{v}_{\mathrm{b}}^-$のスピン応答を調べ,その横電界感受性を推定する。
この結果は,hBNの欠陥を量子センサやシミュレータとして将来利用するために重要な$\mathrm{V}_{\mathrm{B}}^-$のスピンおよび電荷特性に関する新たな知見を提供する。
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