論文の概要: Single-Shot Readout and Weak Measurement of a Tin-Vacancy Qubit in Diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.13110v1
- Date: Tue, 19 Mar 2024 19:20:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-21 18:47:08.646483
- Title: Single-Shot Readout and Weak Measurement of a Tin-Vacancy Qubit in Diamond
- Title（参考訳）: ダイヤモンド中の薄膜量子ビットの単一ショット読み出しと弱測定
- Authors: Eric I. Rosenthal, Souvik Biswas, Giovanni Scuri, Hope Lee, Abigail J. Stein, Hannah C. Kleidermacher, Jakob Grzesik, Alison E. Rugar, Shahriar Aghaeimeibodi, Daniel Riedel, Michael Titze, Edward S. Bielejec, Joonhee Choi, Christopher P. Anderson, Jelena Vuckovic,
- Abstract要約: ダイヤモンド(SnV$-$)の負電荷のスズ空洞は、次世代の長距離量子ネットワークを構築するための新興プラットフォームである。
ここでは、1つのSnV$-$電子スピンと8.4%の単発読み出し忠実度の測定を実演する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8091212912045185
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The negatively charged tin-vacancy center in diamond (SnV$^-$) is an emerging platform for building the next generation of long-distance quantum networks. This is due to the SnV$^-$'s favorable optical and spin properties including bright emission, insensitivity to electronic noise, and long spin coherence times at temperatures above 1 Kelvin. Here, we demonstrate measurement of a single SnV$^-$ electronic spin with a single-shot readout fidelity of $87.4\%$, which can be further improved to $98.5\%$ by conditioning on multiple readouts. We show this performance is compatible with rapid microwave spin control, demonstrating that the trade-off between optical readout and spin control inherent to group-IV centers in diamond can be overcome for the SnV$^-$. Finally, we use weak quantum measurement to study measurement induced dephasing; this illuminates the fundamental interplay between measurement and decoherence in quantum mechanics, and makes use of the qubit's spin coherence as a metrological tool. Taken together, these results overcome an important hurdle in the development of the SnV$^-$ based quantum technologies, and in the process, develop techniques and understanding broadly applicable to the study of solid-state quantum emitters.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド(SnV$^-$)の負電荷のスズ空洞は、次世代の長距離量子ネットワークを構築するための新興プラットフォームである。
これは、SnV$^-$が明るい発光、電子ノイズに対する感度、ケルビン1以上の温度での長いスピンコヒーレンス時間を含む好ましい光学特性とスピン特性のためである。
ここでは、単発読み出しフィリティが87.4 %$の単一SnV$^-$電子スピンの測定を実証し、複数の読み出しの条件付けによりさらに9,8.5 %$に改善できることを示した。
この性能は高速マイクロ波スピン制御と互換性があることを示し、SnV$^-$に対して、ダイヤモンド中のグループIV中心に固有の光リードアウトとスピン制御のトレードオフを克服できることを示した。
量子力学における測定とデコヒーレンスの間の基本的な相互作用を照らし、量子ビットのスピンコヒーレンスをメトロジーツールとして利用する。
これらの結果は、SnV$^-$ベースの量子技術の発展において重要なハードルを克服し、その過程で固体量子エミッタの研究に広く適用できる技術と理解を開発する。
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