論文の概要: Guiding Diamond Spin Qubit Growth with Computational Methods
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.09063v1
- Date: Thu, 17 Aug 2023 15:53:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-21 16:17:17.495181
- Title: Guiding Diamond Spin Qubit Growth with Computational Methods
- Title（参考訳）: 計算手法によるダイヤモンドスピン量子ビット成長の誘導
- Authors: Jonathan C. Marcks, Mykyta Onizhuk, Nazar Delegan, Yu-Xin Wang, Masaya
Fukami, Maya Watts, Aashish A. Clerk, F. Joseph Heremans, Giulia Galli and
David D. Awschalom
- Abstract要約: 電子中心スピンデコヒーレンスの理論計算をNV-スピン浴ワークフローの不可欠な部分として用いた。
次に、理論モデルを用いて最大確率推定器を構築し、試験試料のキャラクタリゼーションを可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.693424479293737
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: The nitrogen vacancy (NV) center in diamond, a well-studied, optically active
spin defect, is the prototypical system in many state of the art quantum
sensing and communication applications. In addition to the enticing properties
intrinsic to the NV center, its diamond host's nuclear and electronic spin
baths can be leveraged as resources for quantum information, rather than
considered solely as sources of decoherence. However, current synthesis
approaches result in stochastic defect spin positions, reducing the
technology's potential for deterministic control and yield of NV-spin bath
systems, as well as scalability and integration with other technologies. Here,
we demonstrate the use of theoretical calculations of electronic central spin
decoherence as an integral part of an NV-spin bath synthesis workflow,
providing a path forward for the quantitative design of NV center-based quantum
sensing systems. We use computationally generated coherence data to
characterize the properties of single NV center qubits across relevant growth
parameters to find general trends in coherence time distributions dependent on
spin bath dimensionality and density. We then build a maximum likelihood
estimator with our theoretical model, enabling the characterization of a test
sample through NV T2* measurements. Finally, we explore the impact of
dimensionality on the yield of strongly coupled electron spin systems. The
methods presented herein are general and applicable to other qubit platforms
that can be appropriately simulated.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンドの窒素空隙(nv)中心はよく研究され、光学活性なスピン欠陥であり、最先端の量子センシングおよび通信応用における原型的システムである。
NV中心に固有の誘電特性に加えて、ダイヤモンドのホストの核および電子スピン浴は、単にデコヒーレンスの源としてではなく、量子情報の資源として利用することができる。
しかし、現在の合成手法は確率的欠陥スピン位置をもたらし、NVスピンバスシステムの決定論的制御と収量に対する技術の可能性、およびスケーラビリティと他の技術との統合を減少させる。
本稿では,電子中心スピンデコヒーレンスの理論的計算をNV-スピン浴合成ワークフローの不可欠な部分として利用し,NV中心型量子センシングシステムの定量的設計への道筋を示す。
計算により生成したコヒーレンスデータを用いて,単一のnv中心量子ビットの特性を関連する成長パラメータに特徴付け,スピンバスの次元と密度に依存するコヒーレンス時間分布の一般的な傾向を求める。
次に,理論モデルを用いて最大確率推定器を構築し,nv t2*測定による試験試料のキャラクタリゼーションを可能にした。
最後に, 強結合電子スピン系の収率に及ぼす次元の影響について検討する。
ここで提示する手法は一般に、適切なシミュレーションが可能な他の量子ビットプラットフォームに適用できる。
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