論文の概要: Theory of optical spinpolarization of axial divacancy and nitrogen-vacancy defects in 4H-SiC
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.10233v1
- Date: Mon, 16 Sep 2024 12:31:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-17 15:40:35.084083
- Title: Theory of optical spinpolarization of axial divacancy and nitrogen-vacancy defects in 4H-SiC
- Title（参考訳）: 4H-SiCにおける軸方向空隙と窒素空隙欠陥の光スピン分極の理論
- Authors: Guodong Bian, Gergő Thiering, Ádám Gali,
- Abstract要約: スピン偏極ループにおける電子-フォノン結合はまだ発見されていない。
我々は、対称性解析による電子レベル構造を実証する。
光スピン偏光ループの主な遷移速度に基づいて発光PL寿命を解析した。
- 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 neutral divacancy and the negatively charged nitrogen-vacancy defects in 4H-silicon carbide (SiC) are two of the most prominent candidates for functioning as room-temperature quantum bits (qubits) with telecommunication-wavelength emission. Nonetheless, the pivotal role of electron-phonon coupling in the spinpolarization loop is still unrevealed. In this work, we theoretically investigate the microscopic magneto-optical properties and spin-dependent optical loops utilizing the first-principles calculations. First, we quantitatively demonstrate the electronic level structure, assisted by symmetry analysis. Moreover, the fine interactions, including spin-orbit coupling and spin-spin interaction, are fully characterized to provide versatile qubit functional parameters. Subsequently, we explore the electron-phonon coupling, encompassing dynamics- and pseudo-Jahn--Teller effects in the intersystem crossing transition. In addition, we analyze the photoluminescence PL lifetime based on the major transition rates in the optical spinpolarization loop. We compare two promising qubits with similar electronic properties, but their respective rates differ substantially. Finally, we detail the threshold of ODMR contrast for further optimization of the qubit operation. This work not only reveals the mechanism underlying the optical spinpolarization but also proposes productive avenues for optimizing quantum information processing tasks based on the ODMR protocol.
- Abstract（参考訳）: 4H-ケイ素炭化物(SiC)の中性希釈と負に帯電した窒素空孔欠陥は、室温量子ビット(量子ビット)として機能し、電磁波を放射する最も顕著な候補の2つである。
それでもスピン分極ループにおける電子-フォノンカップリングの役割は未解明である。
本研究では,第1原理計算を用いた顕微鏡磁気光学特性とスピン依存光ループについて理論的に検討する。
まず,対称性解析による電子レベル構造を定量的に示す。
さらに、スピン軌道結合やスピン-スピン相互作用を含む微細相互作用は、多目的量子ビット関数パラメータを提供するために完全に特徴づけられる。
その後, 電子-フォノン結合について検討し, 系間遷移における動的および擬似Jahn-Teller効果について検討した。
さらに,光スピン偏光ループにおける大きな遷移速度に基づいて,発光PL寿命を解析した。
2つの有望な量子ビットを類似の電子的性質と比較するが、それぞれの速度は著しく異なる。
最後に、量子ビット演算のさらなる最適化のためのODMRコントラストのしきい値について詳述する。
この研究は、光スピンポーラライゼーションの基礎となるメカニズムを明らかにするだけでなく、ODMRプロトコルに基づいた量子情報処理タスクを最適化するための生産的な方法も提案している。
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