論文の概要: The formation of a nuclear-spin dark state in silicon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.14922v2
• Date: Wed, 07 May 2025 18:17:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-09 21:43:49.505861
• Title: The formation of a nuclear-spin dark state in silicon
• Title（参考訳）: シリコン中の核スピン暗黒状態の形成
• Authors: Xinxin Cai, Habitamu Y. Walelign, John M. Nichol,
• Abstract要約: ゲート定義シリコン二重量子ドットにおける核スピン暗黒状態の形成について報告する。 暗黒状態は、一重項と三重項の電子スピン状態の間の緩和速度を著しく減少させる。 この核スピン暗黒状態は量子メモリや量子センシングに応用できる可能性がある。
• 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: Silicon-based qubits are often made by trapping individual electrons in quantum dots defined by electric gates. Quantum information can then be stored using the spin states of the electrons. However, the nuclei of the surrounding atoms also have spin degrees of freedom that couple to the electron spin qubits and cause decoherence. The emergence of a nuclear-spin dark state has been predicted to reduce this coupling during dynamic nuclear polarization, when the electrons in the quantum dot drive the nuclei in the semiconductor into a decoupled state. Here, we report the formation of a nuclear-spin dark state in a gate-defined silicon double quantum dot. We show that, as expected, the transverse electron-nuclear coupling rapidly diminishes in the dark state, and that this state depends on the synchronized precession of the nuclear spins. Moreover, the dark state significantly reduces the relaxation rate between the singlet and triplet electronic spin states. This nuclear-spin dark state has potential applications as a quantum memory or in quantum sensing, and might enable increased polarization of nuclear spin ensembles.
• Abstract（参考訳）: シリコンベースの量子ビットは、電気ゲートで定義された量子ドットに個々の電子をトラップすることで作られることが多い。 量子情報は電子のスピン状態を使って保存することができる。 しかし、周囲の原子の核は、電子スピン量子ビットと結合し、脱コヒーレンスを引き起こすスピン自由度を持つ。 核スピンダーク状態の出現は、量子ドット内の電子が半導体中の核を解離状態に駆動するときに、この結合を動的核偏極中に減少させると予測されている。 ここでは,ゲート定義シリコン二重量子ドットにおける核スピン暗黒状態の形成について報告する。 予想通り、逆電子核結合は暗黒状態において急速に減少し、この状態は核スピンの同期前兆に依存することを示した。 さらに、暗黒状態は、一重項と三重項の電子スピン状態の間の緩和速度を著しく減少させる。 この核スピン暗黒状態は量子メモリや量子センサーとしての可能性があり、核スピンアンサンブルの分極を増大させる可能性がある。

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