論文の概要: Rapid, in-situ neutralization of nitrogen- and silicon-vacancy centers in diamond using above-band-gap optical excitation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.16921v1
- Date: Thu, 29 Aug 2024 21:43:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-02 16:58:54.757551
- Title: Rapid, in-situ neutralization of nitrogen- and silicon-vacancy centers in diamond using above-band-gap optical excitation
- Title（参考訳）: 上バンドギャップ光励起によるダイヤモンド中の窒素・シリコン空孔中心の迅速・その場中和
- Authors: Christian Pederson, Nicholas S. Yama, Lane Beale, Matthew L. Markham, Kai-Mei C. Fu,
- Abstract要約: 我々は、窒素(NV)およびシリコン空孔(SiV)中心を動的に中和するために、深紫外放射線(DUV)を用いることを示した。
まず、各スペクトルの変動を相関させて、中性NV状態と負電荷NV状態の変換について検討する。
次に、負電荷SiV$-$中心の漂白と充電の時間ダイナミクスを観察し、100-mu$s DUVパルス内でSiV$-$フォトルミネッセンスを80%低減する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The charge state of a quantum point defect in a solid state host strongly determines its optical and spin characteristics. Consequently, techniques for controlling the charge state are required to realize technologies such as quantum networking and sensing. In this work we demonstrate the use of deep-ultraviolet (DUV) radiation to dynamically neutralize nitrogen- (NV) and silicon-vacancy (SiV) centers. We first examine the conversion between the neutral and negatively charged NV states by correlating the variation of their respective spectra, indicating that more than 99% of the population of NV centers can be initialized into the neutral charge state. We then examine the time dynamics of bleaching and recharging of negatively charged SiV$^-$ centers and observe an 80% reduction in SiV$^-$ photoluminescence within a single 100-$\mu$s DUV pulse. Finally we demonstrate that the bleaching of SiV$^-$ induced by the DUV is accompanied by a dramatic increase in the neutral SiV$^0$ population; SiV$^0$ remains robust to extended periods of near-infrared excitation despite being a non-equilibrium state. DUV excitation thus presents a reliable method of generating SiV$^0$, a desirable charge state for quantum network applications that is challenging to obtain by equilibrium Fermi engineering alone. Our results on two separate color centers at technologically relevant temperatures indicate a potential for above-band-gap excitation as a universal means of generating the neutral charge states of quantum point defects on demand.
- Abstract（参考訳）: 固体ホストにおける量子点欠陥の電荷状態は、その光学的およびスピン的特性を強く決定する。
したがって、量子ネットワークやセンシングといった技術を実現するためには、電荷状態を制御する技術が必要である。
本研究では、窒素(NV)とシリコン空孔(SiV)中心を動的に中和するために、深紫外(DUV)放射を用いることを実証する。
まず,NV中心の人口の99%以上が中性帯電状態に初期化可能であることを示すため,各スペクトルの変動を相関させて中性帯電NV状態と負性帯電NV状態の変換を検討した。
次に、負電荷のSiV$^-$中心の漂白と再充電の時間ダイナミクスを調べ、単一100-\mu$s DUVパルス内でSiV$^-$発光の80%低減を観察する。
最後に、DUVにより誘導されるSiV$^-$の漂白は、中性SiV$^0$の集団の劇的な増加を伴い、SiV$^0$は非平衡状態であるにもかかわらず、近赤外励起の延長期間に頑健であることを示す。
したがって、DUV励起は、平衡フェルミ工学だけでは得られない量子ネットワークアプリケーションにとって望ましい電荷状態であるSiV$^0$を生成する信頼性の高い方法を示す。
技術的に関係した温度で2つの異なる色中心の観測結果から,需要に応じて量子点欠陥の中立電荷状態を生成する普遍的な方法として,バンドギャップ励起の可能性が示唆された。
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