論文の概要: Graphene-Enhanced Single Ion Detectors for Deterministic Near-Surface Dopant Implantation in Diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.07496v1
• Date: Tue, 13 Jun 2023 02:16:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-14 15:18:48.184223
• Title: Graphene-Enhanced Single Ion Detectors for Deterministic Near-Surface Dopant Implantation in Diamond
• Title（参考訳）: グラフェンを添加した単一イオン検出器によるダイヤモンド内ドパント固定
• Authors: Nicholas F. L. Collins, Alexander M. Jakob, Simon G. Robson, Shao Qi Lim, Paul R\"acke, Brett C. Johnson, Boqing Lui, Yurei Lu, Daniel Spemann, Jeffrey C. McCallum, David N. Jamieson
• Abstract要約: 大規模量子コンピュータに要求されるほとんどのアプリケーションは、順序づけられた配列を必要とする。 電子グレードのダイヤモンド基板に偏りのある表面グラフェン電極を電荷感受性電子に接続することで、典型的なイオン源から30nmから130nmの深さで停止するイオンに対する単一イオン注入を実証することができる。 これにより、モノリシックデバイスにおける決定論的色中心ネットワーク構築の道を開く、関連する色中心を持つ単一原子の順序づけられた配列を構築することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 45.82374977939355
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Colour centre ensembles in diamond have been the subject of intensive investigation for many applications including single photon sources for quantum communication, quantum computation with optical inputs and outputs, and magnetic field sensing down to the nanoscale. Some of these applications are realised with a single centre or randomly distributed ensembles in chips, but the most demanding application for a large-scale quantum computer will require ordered arrays. By configuring an electronic-grade diamond substrate with a biased surface graphene electrode connected to charge-sensitive electronics, it is possible to demonstrate deterministic single ion implantation for ions stopping between 30 and 130~nm deep from a typical stochastic ion source. An implantation event is signalled by a charge pulse induced by the drift of electron-hole pairs from the ion implantation. The ion implantation site is localised with an AFM nanostencil or a focused ion beam. This allows the construction of ordered arrays of single atoms with associated colour centres that paves the way for the fabrication of deterministic colour center networks in a monolithic device.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンドのカラーセンターアンサンブルは、量子通信のための単一光子源、光学入力と出力による量子計算、ナノスケールへの磁場感知など、多くの応用において集中的に研究されている。 これらのアプリケーションのいくつかは、チップ内の単一中心またはランダムに分散したアンサンブルで実現されているが、大規模量子コンピュータの最も要求の高いアプリケーションは、順序付き配列を必要とするだろう。 電荷感電素子に接続されたバイアスド表面グラフェン電極により電子グレードダイヤモンド基板を構成することにより、典型的な確率的イオン源から30〜130nmの深さで停止するイオンに対する決定論的単一イオン注入を示すことができる。 イオン注入からの電子-ホール対のドリフトによって誘導される電荷パルスにより、注入イベントが信号される。 イオン注入部位はAFMナノステンシルまたは集束イオンビームで局在する。 これにより、モノリシックデバイスにおける決定論的色中心ネットワーク構築の道を開く、関連する色中心を持つ単一原子の順序づけられた配列を構築することができる。

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