論文の概要: Cavity enhancement of V2 centers in 4H-SiC with a fiber-based Fabry-Pérot microcavity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.04583v2
- Date: Mon, 03 Mar 2025 13:52:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-04 13:03:57.756432
- Title: Cavity enhancement of V2 centers in 4H-SiC with a fiber-based Fabry-Pérot microcavity
- Title（参考訳）: 繊維系Fabry-Pérotマイクロキャビティを用いた4H-SiCにおけるV2中心のキャビティ向上
- Authors: Jannis Hessenauer, Jonathan Körber, Misagh Ghezellou, Jawad Ul-Hassan, Georgy V. Astakhov, Wolfgang Knolle, Jörg Wrachtrup, David Hunger,
- Abstract要約: 4H-ケイ素炭化ケイ素(SiC)のシリコン空孔中心は長寿命の電子スピンを持ち、同時にスピン分解光遷移を持つ。
これらのインターフェースは量子ネットワークの重要な構成要素であり、セキュアな通信と分散量子コンピューティングを可能にすることを約束する。
本研究では, SiC膜内にV2中心をファイバベースのFabry-P'ero'tマイクロキャビティに統合する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.43497782635756654
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- Abstract: Silicon vacancy centers in 4H-silicon carbide (SiC) host a long-lived electronic spin and simultaneously possess spin-resolved optical transitions, making them a great candidate for implementing a spin-photon interface. These interfaces are an important building block of quantum networks, which in turn promise to enable secure communication and distributed quantum computing. To achieve this goal, the rate of coherently scattered photons collected from a single emitter needs to be maximized, which can be achieved by interfacing the emitter with an optical cavity. In this work, we integrate V2 centers inside a SiC membrane into a fiber-based Fabry-P\'erot microcavity. We find that SiC lends itself well to membrane fabrication, as evidenced by low surface roughness $\sigma_{\mathrm{RMS}}$ ~ 400 pm, high reproducibility, and consequentially a high cavity finesse F ~ 40 000. At cryogenic temperatures, we observe individual emitters coupling to cavity modes. We confirm their single-emitter character by measuring the second-order autocorrelation function and investigate the Purcell factor by measuring the optical lifetime as a function of the cavity-emitter detuning. We find a 13.3-fold enhancement of photons scattered into the zero-phonon line (ZPL), which could be further increased by using optimized mirror coatings, potentially opening the path towards deterministic spin-photon interaction.
- Abstract（参考訳）: 4H-ケイ素炭化ケイ素(SiC)のケイ素空孔中心は、長寿命の電子スピンを持ち、同時にスピン分解光遷移を持ち、スピン-光子界面を実装するための優れた候補となる。
これらのインターフェースは量子ネットワークの重要な構成要素であり、セキュアな通信と分散量子コンピューティングを可能にすることを約束する。
この目的を達成するには、単一のエミッタから収集したコヒーレントに散乱した光子の速度を最大化する必要がある。
本研究では, SiC膜内にV2中心をファイバベースのFabry-P'erotマイクロキャビティに統合する。
SiCは低表面粗さ$\sigma_{\mathrm{RMS}}$ ~400 pm,高い再現性,そして連続的に高いキャビティファインスF ~ 40 000 で示されるように膜形成によく寄与する。
低温では、キャビティモードに結合した個々のエミッタが観測される。
本研究では,2次自己相関関数を計測し,光寿命をキャビティ・エミッタ・デチューニングの関数として測定することで,その単一エミッタ特性を確認する。
ゼロフォノン線(ZPL)に散在する13.3倍の光子の増進は、最適化ミラーコーティングを用いてさらに増大し、決定論的スピン-光子相互作用への道を開く可能性がある。
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