論文の概要: Hyperfine Spectroscopy of Isotopically Engineered Group-IV Color Centers in Diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.00164v1
• Date: Wed, 31 May 2023 20:19:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-02 19:40:26.291428
• Title: Hyperfine Spectroscopy of Isotopically Engineered Group-IV Color Centers in Diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中における異方性工学的グループIV色中心の超微細分光
• Authors: Isaac B. W. Harris, Cathryn P. Michaels, Kevin C. Chen, Ryan A. Parker, Michael Titze, Jesus Arjona Martinez, Madison Sutula, Ian R. Christen, Alexander M. Stramma, William Roth, Carola M. Purser, Martin Hayhurst Appel, Chao Li, Matthew E. Trusheim, Nicola L. Palmer, Matthew L. Markham, Edward S. Bielejec, Mete Atature, Dirk Englund
• Abstract要約: スピンフォトンインタフェースに結合された量子レジスタは、量子通信と情報処理において重要なコンポーネントである。 ダイヤモンド(SiV、GeV、SnV)におけるグループIV色中心は、この応用の有望な候補である。 グループIV色中心の超微粒子パラメータの第一原理予測を行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.911906147129656
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: A quantum register coupled to a spin-photon interface is a key component in quantum communication and information processing. Group-IV color centers in diamond (SiV, GeV, and SnV) are promising candidates for this application, comprising an electronic spin with optical transitions coupled to a nuclear spin as the quantum register. However, the creation of a quantum register for these color centers with deterministic and strong coupling to the spin-photon interface remains challenging. Here, we make first-principles predictions of the hyperfine parameters of the group-IV color centers, which we verify experimentally with a comprehensive comparison between the spectra of spin active and spin neutral intrinsic dopant nuclei in single GeV and SnV emitters. In line with the theoretical predictions, detailed spectroscopy on large sample sizes reveals that hyperfine coupling causes a splitting of the optical transition of SnV an order of magnitude larger than the optical linewidth and provides a magnetic-field insensitive transition. This strong coupling provides access to a new regime for quantum registers in diamond color centers, opening avenues for novel spin-photon entanglement and quantum sensing schemes for these well-studied emitters.
• Abstract（参考訳）: スピン光子インタフェースに結合された量子レジスタは、量子通信と情報処理において重要なコンポーネントである。 ダイヤモンド(SiV、GeV、SnV)におけるグループIV色中心は、量子レジスタとして核スピンに結合された光遷移を持つ電子スピンを含むこの応用の候補である。 しかし、これらの色中心のための量子レジスタの作成は、決定論的であり、スピン-光子界面と強い結合を持つ。 本稿では,グループiv色中心の超微細構造パラメータの第一原理予測を行い,単一のgevおよびsnvエミッタにおけるスピン活性核とスピン中性内因性ドーパント核のスペクトルを包括的に比較して検証する。 理論的な予測に従って、大きな試料サイズの詳細な分光は、超微細結合がSnVの光学遷移を光学線幅よりも桁違いに分割し、磁場非感応的な遷移をもたらすことを明らかにしている。 この強いカップリングは、ダイヤモンド色中心における量子レジスタの新しいレジームへのアクセスを提供し、これらのよく研究されたエミッタに対する新しいスピン光子エンタングルメントと量子センシングスキームへの道を開く。

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