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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.17155v3
• Date: Fri, 15 Mar 2024 22:21:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-20 04:22:24.026377
• Title: 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。 我々は, 中心NVのコヒーレンス限界外における未知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, このアプローチを実験的に実現した。 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有効にし、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ため、より大きな量子レジスタを工学的に開発する方法を開拓する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 79.16635054977068
• 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. Previous works on multi-qubit electronic-spin registers in the environment of a Nitrogen-Vacancy (NV) center in diamond have only included spins directly coupled to the NV. As this direct coupling is limited by the central spin coherence time, it significantly restricts the register's 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 with 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、特に量子力学や量子通信における固体量子レジスタのサイズと性能を高めるために用いられる。 ダイヤモンド中の窒素-原子空洞(NV)中心の環境における電子スピンレジスタの以前の研究は、NVに直接結合するスピンのみを含んでいた。 この直接結合は中心スピンコヒーレンス時間によって制限されるため、レジスタの最大到達可能なサイズを著しく制限する。 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。 我々は, 中心NVのコヒーレンス限界外における未知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, このアプローチを実験的に実現した。 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有効にし、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ため、より大きな量子レジスタを工学的に開発する方法を開拓する。

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