論文の概要: Extending the coherence time of spin defects in hBN enables advanced qubit control and quantum sensing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.12826v1
• Date: Sat, 24 Dec 2022 23:00:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 07:15:53.168998
• Title: Extending the coherence time of spin defects in hBN enables advanced qubit control and quantum sensing
• Title（参考訳）: hBNにおけるスピン欠陥のコヒーレンス時間の拡張は、高度な量子ビット制御と量子センシングを可能にする
• Authors: Roberto Rizzato, Martin Schalk, Stephan Mohr, Joachim P. Leibold, Jens C. Hermann, Fleming Bruckmaier, Peirui Ji, Georgy V. Astakhov, Ulrich Kentsch, Manfred Helm, Andreas V. Stier, Jonathan J. Finley and Dominik B. Bucher
• Abstract要約: この研究は、剥離性材料中のスピン欠陥を用いたナノスケールセンシングの基礎を築いた。 量子センサーや量子ネットワークへの有望な道を開き、超薄型構造に統合される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Spin defects in hexagonal Boron Nitride (hBN) attract increasing interest for quantum technology since they represent optically-addressable qubits in a van der Waals material. In particular, negatively-charged boron vacancy centers (${V_B}^-$) in hBN have shown promise as sensors of temperature, pressure, and static magnetic fields. However, the short spin coherence time of this defect currently limits its scope for quantum technology. Here, we apply dynamical decoupling techniques to suppress magnetic noise and extend the spin coherence time by nearly two orders of magnitude, approaching the fundamental $T_1$ relaxation limit. Based on this improvement, we demonstrate advanced spin control and a set of quantum sensing protocols to detect electromagnetic signals in the MHz range with sub-Hz resolution. This work lays the foundation for nanoscale sensing using spin defects in an exfoliable material and opens a promising path to quantum sensors and quantum networks integrated into ultra-thin structures.
• Abstract（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素(hBN)のスピン欠陥は、ファンデルワールス物質中の光学的適応可能な量子ビットを表すため、量子技術への関心が高まっている。 特にhBNにおける負電荷のホウ素空孔中心({V_B}^-$)は、温度、圧力、静磁場のセンサーとして期待されている。 しかし、この欠陥の短いスピンコヒーレンス時間は現在、量子技術の範囲を制限している。 本稿では,磁気ノイズを抑制し,スピンコヒーレンス時間を約2桁拡張するために動的デカップリング法を適用し,基本的なT_1$緩和限界に迫る。 この改良に基づき、サブHz解像度でMHz帯の電磁信号を検出するための高度なスピン制御と量子センシングプロトコルのセットを実証した。 この研究は、剥離可能な材料のスピン欠陥を用いたナノスケールセンシングの基礎を築き、超薄膜構造に統合された量子センサーや量子ネットワークへの有望な道を開く。

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