論文の概要: Identification and control of an environmental spin defect beyond the coherence limit of a central spin

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.17155v1
• Date: Thu, 29 Jun 2023 17:55:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-30 12:08:54.555846
• Title: Identification and control of an environmental spin defect beyond the coherence limit of a central spin
• Title（参考訳）: 中心スピンのコヒーレンス限界を超える環境スピン欠陥の同定と制御
• Authors: Alexander Ungar, Paola Cappellaro, Alexandre Cooper, Won Kyu Calvin Sun
• Abstract要約: 電子スピンレジスタのサイズを拡大するためのスケーラブルなアプローチを提案する。 我々の研究は、より大きな量子スピンレジスタのエンジニアリングの道を開いた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 117.44028458220427
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Electronic spin defects in the environment of an optically-active spin can be used to increase the size and hence the performance of solid-state quantum registers, especially for applications in quantum metrology and quantum communication. Although multi-qubit electronic-spin registers have been realized using dark spins in the environment of a Nitrogen-Vacancy (NV) center in diamond, these registers have only included spins directly coupled to the NV, significantly restricting their maximum attainable size. To address this problem, we present a scalable approach to increase the size of electronic-spin registers. Our approach exploits a weakly-coupled probe spin together with double-resonance control sequences to mediate the transfer of spin polarization between the central NV spin and an environmental spin that is not directly coupled to it. We experimentally realize this approach to demonstrate the detection and coherent control of an unknown electronic spin outside the coherence limit of a central NV. Our work paves the way for engineering larger quantum spin registers, which have the potential to advance nanoscale sensing, enable correlated noise spectroscopy for error correction, and facilitate the realization of spin-chain quantum wires for quantum communication.
• Abstract（参考訳）: 光学活性スピンの環境における電子スピン欠陥は、固体量子レジスタ(特に量子メトロロジーや量子通信における応用)のサイズと性能を向上させるのに使うことができる。 多ビット電子スピンレジスタは、ダイヤモンド中の窒素空洞(NV)中心の環境においてダークスピンを用いて実現されているが、これらのレジスタはNVに直接結合するスピンのみを含み、その最大サイズを著しく制限している。 この問題に対処するため,電子スピンレジスタのサイズを拡大するためのスケーラブルなアプローチを提案する。 提案手法は、両共振制御配列とともに弱い結合のプローブスピンを利用して、中心NVスピンと直接結合しない環境スピンとの間のスピン偏極の移動を仲介する。 中央nvのコヒーレンス限界外の未知の電子スピンの検出とコヒーレント制御を実証するために,本手法を実験的に実現する。 我々の研究は、ナノスケールセンシングを推進し、誤り訂正のための相関ノイズスペクトロスコピーを可能にし、量子通信のためのスピンチェーン量子ワイヤの実現を促進する、より大きな量子スピンレジスタの工学的手法を開拓する。

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