論文の概要: Identifying electronic transitions of defects in hexagonal boron nitride
for quantum memories
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.20645v1
- Date: Tue, 31 Oct 2023 17:13:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-01 14:05:55.793282
- Title: Identifying electronic transitions of defects in hexagonal boron nitride
for quantum memories
- Title（参考訳）: 量子メモリのための六方晶窒化ホウ素の欠陥の電子遷移の同定
- Authors: Chanaprom Cholsuk, Asli Cakan, Sujin Suwanna, Tobias Vogl
- Abstract要約: 量子メモリは、大規模な量子ネットワークを実現するための重要なキーストーンである。
本研究は、六方晶窒化ホウ素(hBN)の色中心に基づく量子メモリを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6827423171182154
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A quantum memory is a crucial keystone for enabling large-scale quantum
networks. Applicable to the practical implementation, specific properties,
i.e., long storage time, selective efficient coupling with other systems, and a
high memory efficiency are desirable. Though many quantum memory systems have
been developed thus far, none of them can perfectly meet all requirements. This
work herein proposes a quantum memory based on color centers in hexagonal boron
nitride (hBN), where its performance is evaluated based on a simple theoretical
model of suitable defects in a cavity. Employing density functional theory
calculations, 257 triplet and 211 singlet spin electronic transitions have been
investigated. Among these defects, we found that some defects inherit the
$\Lambda$ electronic structures desirable for a Raman-type quantum memory and
optical transitions can couple with other quantum systems. Further, the
required quality factor and bandwidth are examined for each defect to achieve a
95\% writing efficiency. Both parameters are influenced by the radiative
transition rate in the defect state. In addition, inheriting triplet-singlet
spin multiplicity indicates the possibility of being a quantum sensing, in
particular, optically detected magnetic resonance. This work therefore
demonstrates the potential usage of hBN defects as a quantum memory in future
quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 量子メモリは、大規模量子ネットワークを実現する上で重要な鍵となる。
実用的な実装に適用するには、特定の特性、すなわち、長いストレージ時間、他のシステムとの選択的効率的な結合、高いメモリ効率が望ましい。
これまで多くの量子メモリシステムが開発されてきたが、どれも全ての要件を満たすことはできない。
本研究は,六方晶窒化ホウ素 (hbn) における色中心に基づく量子メモリを提案する。
密度汎関数理論計算、257個の三重項、211個の一重項スピン電子遷移について検討した。
これらの欠陥のうち、Raman型量子メモリに望ましい$\Lambda$電子構造を継承する欠陥や、光学遷移が他の量子システムと結合することを発見した。
さらに、各欠陥に対して要求される品質因子と帯域幅を調べ、95\%の書き込み効率を達成する。
両方のパラメータは、欠陥状態の放射遷移速度に影響される。
加えて、三重項スピン多重性は量子センシング、特に光学的に検出された磁気共鳴の可能性を示している。
この研究は、将来の量子ネットワークにおける量子メモリとしてのhBN欠陥の潜在的使用を実証する。
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