論文の概要: Dynamical Characterization and Room-Temperature Control of an Optically Addressable Single Spin in Hexagonal Boron Nitride

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.05604v1
• Date: Mon, 11 Sep 2023 16:36:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-12 11:36:50.884861
• Title: Dynamical Characterization and Room-Temperature Control of an Optically Addressable Single Spin in Hexagonal Boron Nitride
• Title（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素における光アドレス単一スピンの動的特性と室温制御
• Authors: Raj N. Patel, Rebecca E. K. Fishman, Tzu-Yung Huang, Jordan A. Gusdorff, David A. Fehr, David A. Hopper, S. Alex Breitweiser, Benjamin Porat, Michael E. Flatt\'e, Lee C. Bassett
• Abstract要約: 室温で光学的に検出された磁気共鳴を呈するh-BNの単一エミッタについて報告する。 本稿では,その電子構造と光学力学のモデルを提案する。 これはh-BNにおけるスピン状態の量子制御への必要なステップを構成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Hexagonal boron nitride (h-BN), a wide bandgap, two-dimensional solid-state material, hosts pure single-photon emitters that have shown signatures of optically-addressable electronic spins. Here, we report on a single emitter in h-BN exhibiting optically detected magnetic resonance at room temperature, and we propose a model for its electronic structure and optical dynamics. Using photon emission correlation spectroscopy in conjunction with time-domain optical and microwave experiments, we establish key features of the emitter's electronic structure. Specifically, we propose a model that includes a spinless optical ground and excited state, a metastable spin-1/2 configuration, and an emission modulation mechanism. Using optical and spin dynamics simulations, we constrain and quantify transition rates in the model, and we design protocols that optimize the signal-to-noise ratio for spin readout. This constitutes a necessary step toward quantum control of spin states in h-BN.
• Abstract（参考訳）: 広帯域2次元固体材料である六方晶窒化ホウ素(h-BN)は、光学的に調節可能な電子スピンのシグネチャを示す純粋な単光子エミッタをホストする。 本稿では、室温で光検出された磁気共鳴を示すh-BNの単一エミッタについて報告し、その電子構造と光力学のモデルを提案する。 光子放射相関分光法と時間領域の光学・マイクロ波実験を併用して、エミッタの電子構造の重要な特徴を確立する。 具体的には、スピンレス光学場と励起状態、準安定スピン-1/2構成、発光変調機構を含むモデルを提案する。 光およびスピンダイナミクスシミュレーションを用いて、モデルの遷移速度を制約し、定量化し、スピン読み出しのための信号対雑音比を最適化するプロトコルを設計する。 これはh-bnにおけるスピン状態の量子制御への必要ステップである。

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