論文の概要: A diamond nanophotonic interface with an optically accessible deterministic electronuclear spin register

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.18923v1
• Date: Tue, 30 May 2023 10:30:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-31 17:02:08.314938
• Title: A diamond nanophotonic interface with an optically accessible deterministic electronuclear spin register
• Title（参考訳）: 光アクセス型決定論的電子核スピンレジスタを用いたダイヤモンドナノフォトニックインタフェース
• Authors: Ryan A. Parker, Jes\'us Arjona Mart\'inez, Kevin C. Chen, Alexander M. Stramma, Isaac B. Harris, Cathryn P. Michaels, Matthew E. Trusheim, Martin Hayhurst Appel, Carola M. Purser, William G. Roth, Dirk Englund, Mete Atat\"ure
• Abstract要約: スピン1/2117ドルSn原子核を有するスズ空孔中心を包む繊維充填ナノフォトニックダイヤモンド導波路について述べる。 電子スピンと核スピンの相互作用により、シグネチャ452(4) MHz超微細分裂が起こる。 これは自然光線幅を16倍に超え、直接光原子スピン初期化を可能にする。 スピンゲート単光子非線形性を11%のコントラストで示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 44.62475518267084
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A contemporary challenge for the scalability of quantum networks is developing quantum nodes with simultaneous high photonic efficiency and long-lived qubits. Here, we present a fibre-packaged nanophotonic diamond waveguide hosting a tin-vacancy centre with a spin-1/2 $^{117}$Sn nucleus. The interaction between the electronic and nuclear spins results in a signature 452(7) MHz hyperfine splitting. This exceeds the natural optical linewidth by a factor of 16, enabling direct optical nuclear-spin initialisation with 98.6(3)% fidelity and single-shot readout with 80(1)% fidelity. The waveguide-to-fibre extraction efficiency of our device of 57(6)% enables the practical detection of 5-photon events. Combining the photonic performance with the optically initialised nuclear spin, we demonstrate a spin-gated single-photon nonlinearity with 11(1)% contrast in the absence of an external magnetic field. These capabilities position our nanophotonic interface as a versatile quantum node in the pursuit of scalable quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 量子ネットワークのスケーラビリティに対する現代の課題は、高いフォトニック効率と長寿命量子ビットを同時に持つ量子ノードの開発である。 ここでは、スピン1/2$^{117}$sn核を持つスズ空洞中心をホストする繊維充填ナノフォトニックダイヤモンド導波路を示す。 電子スピンと核スピンの相互作用により、452(7)mhz超微粒子が分裂する。 これは16の因子で自然光線幅を超え、98.6(3)%の忠実度と80(1)%の忠実度を持つ単発読み出しで直接光スピン初期化を可能にする。 57(6)%の導波管-ファイバー抽出効率は,5光子事象の実用的な検出を可能にする。 光機能と光初期化核スピンを組み合わせることで、外部磁場が存在しない場合、スピンゲート単光子非線形性が 11(1)% のコントラストを持つことを示す。 これらの能力は、スケーラブルな量子ネットワークの追求において、我々のナノフォトニックインターフェースを汎用量子ノードとして位置づける。

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