論文の概要: An NV- center in magnesium oxide as a spin qubit for hybrid quantum technologies
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.00246v1
- Date: Fri, 30 Aug 2024 20:32:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-06 16:02:27.302496
- Title: An NV- center in magnesium oxide as a spin qubit for hybrid quantum technologies
- Title（参考訳）: ハイブリッド量子技術のためのスピン量子ビットとしての酸化マグネシウムのNV中心
- Authors: Vrindaa Somjit, Joel Davidsson, Yu Jin, Giulia Galli,
- Abstract要約: MgO中のNV様中心は、ハイブリッド量子技術に好適な電子的および光学的性質を持つ。
この欠陥は安定な三重項基底と励起状態を持ち、一重項シェルビング状態は光学的読み出しを可能にする。
MgOの技術的成熟とともに,NV-欠陥の良好な性質は,古典量子ハイブリッドの応用を可能にすることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2774526936067931
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Recent predictions suggest that oxides, such as MgO and CaO, could serve as hosts of spin defects with long coherence times and thus be promising materials for quantum applications. However, in most cases specific defects have not yet been identified. Here, by using a high-throughput first-principles framework and advanced electronic structure methods, we identify an NV-like center in MgO with favorable electronic and optical properties for hybrid quantum technologies. We show that this defect has stable triplet ground and excited states, with singlet shelving states enabling optical initialization and spin-dependent readout. We predict several properties, including absorption, emission, and zero-phonon line energies, as well as zero-field splitting tensor, and hyperfine interaction parameters, which can aid in the experimental identification of this defect. Our calculations show that due to a strong pseudo-Jahn Teller effect and low frequency phonon modes, the NV- center in MgO is subject to a substantial vibronic coupling. We discuss design strategies to reduce such coupling and increase the Debye-Waller factor, including the effect of strain and the localization of the defect states. We propose that the favorable properties of the NV- defect, along with the technological maturity of MgO, could enable hybrid classical-quantum applications, such as spintronic quantum sensors and single qubit gates.
- Abstract（参考訳）: 最近の予測では、MgO や CaO のような酸化物は長いコヒーレンス時間でスピン欠陥の宿主となり、量子応用に有望な材料となることが示唆されている。
しかし、ほとんどの場合、特定の欠陥は特定されていない。
ここでは、高スループット第1原理フレームワークと高度な電子構造法を用いて、ハイブリッド量子技術に好適な電子的および光学的性質を持つMgO中のNV様中心を同定する。
この欠陥は安定な三重項基底と励起状態を持ち、一重項シェルビング状態は光初期化とスピン依存の読み出しを可能にする。
我々は、吸収、放出、ゼロフォノンラインエネルギー、ゼロフィールド分割テンソル、超微細相互作用パラメータなどのいくつかの特性を予測し、この欠陥を実験的に同定するのに役立つ。
計算の結果,MgO中のNV中心は強い擬似ジャーン・テラー効果と低周波フォノンモードにより,かなりの振動結合を受けることがわかった。
このような結合を減らし,デバイ・ウォラー因子を増大させる設計戦略について論じる。
我々は、MgOの技術的成熟とともに、NV欠陥の好ましい性質は、スピントロニクス量子センサや単一量子ビットゲートのようなハイブリッド古典量子応用を可能にすることを提案する。
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