論文の概要: Probing the Evolution of Electron Spin Wavefunction of NV Center in
diamond via Pressure Tuning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.07637v1
- Date: Thu, 15 Dec 2022 07:12:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 15:25:21.007159
- Title: Probing the Evolution of Electron Spin Wavefunction of NV Center in
diamond via Pressure Tuning
- Title（参考訳）: 圧力チューニングによるダイヤモンド中のnv中心の電子スピン波動関数の進化の探究
- Authors: Kin On Ho, Man Yin Leung, P. Reddy, Jianyu Xie, King Cho Wong, Yaxin
Jiang, Wei Zhang, King Yau Yip, Wai Kuen Leung, Yiu Yung Pang, King Yiu Yu,
Swee K. Goh, M. W. Doherty, Sen Yang
- Abstract要約: 我々は、圧力を調整方法として、原子スケールプローブとして核スピンを使用し、圧力下でのダイヤモンド中の負電荷窒素空孔(NV)中心の超微細構造を監視する。
我々は、NV超微粒子パラメータが顕著な変化を示し、その結果、NV電子スピン密度が増加し、$sp3$から$sp2$結合に再ハイブリッド化されることを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8020122388139628
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Understanding the profile of a qubit's wavefunction is key to its quantum
applications. Unlike conducting systems, where a scanning tunneling microscope
can be used to probe the electron distribution, there is no direct method for
solid-state-defect based qubits in wide-bandgap semiconductors. In this work,
we use pressure as a tuning method and a nuclear spin as an atomic scale probe
to monitor the hyperfine structure of negatively charged nitrogen vacancy (NV)
centers in diamonds under pressure. We present a detailed study on the
nearest-neighbor $^{13}C$ hyperfine splitting in the optically detected
magnetic resonance (ODMR) spectrum of NV centers at different pressures. By
examining the $^{13}C$ hyperfine interaction upon pressurizing, we show that
the NV hyperfine parameters have prominent changes, resulting in an increase in
the NV electron spin density and rehybridization from $sp^3$ to $sp^2$ bonds.
The $ab$ $initio$ calculations of strain dependence of the NV center's
hyperfine levels are done independently. The theoretical results qualitatively
agree well with experimental data without introducing any fitting parameters.
Furthermore, this method can be adopted to probe the evolution of wavefunction
in other defect systems. This potential capability could play an important role
in developing magnetometry and quantum information processing using the defect
centers.
- Abstract（参考訳）: 量子ビットの波動関数のプロファイルを理解することは、その量子応用の鍵となる。
走査型トンネル顕微鏡を用いて電子分布を観察できる導電系とは異なり、広帯域gap半導体における固体欠陥に基づく量子ビットの直接法は存在しない。
本研究では, 圧力をチューニング法として, 原子スケールプローブとして核スピンを用い, 圧力下のダイヤモンド中の負帯電窒素空孔(nv)中心の超微細構造を観察する。
我々は,NV中心の光検出磁気共鳴(ODMR)スペクトルにおける近傍の$^{13}C$超微細スプリッティングについて,異なる圧力で詳細に検討した。
加圧による$^{13}C$超微細相互作用を調べることで、NV超微細パラメータが顕著な変化を示し、その結果、NV電子スピン密度が増加し、$sp^3$から$sp^2$結合に再ハイブリッド化される。
$ab$$initio$計算は、NV中心の超微細度におけるひずみ依存の計算を独立に行う。
理論結果は, 適合パラメータを導入することなく, 実験データと定性的に一致した。
さらに、他の欠陥系における波動関数の進化を探索するためにこの手法を用いることができる。
この潜在的な能力は、欠陥中心を用いた磁気計測や量子情報処理の開発において重要な役割を果たす。
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