論文の概要: Measuring nuclear spin qubits by qudit-enhanced spectroscopy in Silicon Carbide

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.15557v1
• Date: Tue, 24 Oct 2023 06:59:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-25 20:23:01.927197
• Title: Measuring nuclear spin qubits by qudit-enhanced spectroscopy in Silicon Carbide
• Title（参考訳）: ケイ素炭化ケイ素における核スピン量子ビットの測定
• Authors: Erik Hesselmeier, Pierre Kuna, Istv\'an Tak\'acs, Viktor Iv\'ady, Wolfgang Knolle, Misagh Ghezellou, Jawad Ul-Hassan, Durga Dasari, Florian Kaiser, Vadim Vorobyov, J\"org Wrachtrup
• Abstract要約: 単一電子スピンへの超微細結合を持つ核スピンは、非常に貴重な量子ビットである。 本研究では,4H-SiCの単一シリコン空孔色中心(V2)を取り巻く特にリッチな核スピン環境を探索し,特徴付ける。
• 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: Nuclear spins with hyperfine coupling to single electron spins are highly valuable quantum bits. In this work we probe and characterise the particularly rich nuclear spin environment around single silicon vacancy color-centers (V2) in 4H-SiC. By using the electron spin-3/2 qudit as a 4 level sensor, we identify several groups of $^{29}$Si and $^{13}$C nuclear spins through their hyperfine interaction. We extract the major components of their hyperfine coupling via optical detected nuclear resonance, and assign them to shell groups in the crystal via the DFT simulations. We utilise the ground state level anti-crossing of the electron spin for dynamic nuclear polarization and achieve a nuclear spin polarization of up to $98\pm6\,\%$. We show that this scheme can be used to detect the nuclear magnetic resonance signal of individual spins and demonstrate their coherent control. Our work provides a detailed set of parameters for future use of SiC as a multi-qubit memory and quantum computing platform.
• Abstract（参考訳）: 単一電子スピンへの超微細結合を持つ核スピンは、非常に貴重な量子ビットである。 本研究では,4H-SiCの単一シリコン空孔色中心(V2)を取り巻く特にリッチな核スピン環境を探索し,特徴付ける。 電子スピン-3/2quditを4レベルセンサーとして使用することにより、超微細な相互作用を通じて、数種類の$^{29}$siと$^{13}$c核スピンを同定する。 我々は、光検出核共鳴による超微粒子結合の主要成分を抽出し、DFTシミュレーションにより結晶中の殻群に割り当てる。 我々は、電子スピンの基底状態レベルの反交差を動的核偏極に利用し、核スピン偏極を最大9,8\pm6\,\%$とする。 この手法は、個々のスピンの核磁気共鳴信号を検出し、そのコヒーレント制御を実証するために使用できる。 我々の研究は、多ビットメモリおよび量子コンピューティングプラットフォームとしてSiCが将来使われるためのパラメータの詳細なセットを提供する。

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