論文の概要: Decoherence time of the ground state spin of $V_{B}$ centers in hexagonal boron nitride

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.08055v1
• Date: Tue, 14 Jan 2025 12:10:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-15 13:28:53.927045
• Title: Decoherence time of the ground state spin of $V_{B}$ centers in hexagonal boron nitride
• Title（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素中のV_{B}$中心の基底状態スピンの脱コヒーレンス時間
• Authors: Fatemeh Tarighi Tabesh, Saleh Rahimi-Keshari, Mehdi Abdi,
• Abstract要約: 量子ビットの重要な特徴はデコヒーレンス時間であり、その持続時間と制御性は量子技術における実践的応用において重要である。 本研究では,hBN格子における負電荷のホウ素空孔,$V_B$中心の電子スピン脱コヒーレンス時間について検討する。 双極子超微粒子相互作用の存在下では、V_B$電子スピンのハーン・エチョコヒーレンス時間は、室温で約30:mathrmmu s$である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The ground-state spin of optically active defects in hexagonal boron nitride (hBN) offers a promising platform for quantum information applications, such as qubits for quantum computing and nanoscale sensing. A key characteristic of a qubit is its decoherence time, as its duration and controllability are critical for practical applications in quantum technologies. In this work, we investigate the electron spin decoherence time of the negatively charged boron vacancies, $V_{B}$ centers, in the hBN lattice by considering the dipolar hyperfine as well as spin-phonon interactions. We employ an approximate method based on the Holstein-Primakoff transformation to take into account a large number of nuclear spins and Debye model to consider the effect of lattice phonons. We show that, in the presence of the dipolar hyperfine interactions, Hahn-echo coherence time of the $V_{B}$ electron spin is approximately $30\: \mathrm{\mu s}$ at room temperature, close to the previously reported results. Our findings suggest that the major source of decoherence is the noise caused by nuclear spins in the lattice. Our results provide a step forward in understanding the $V_{B}$ defect decoherence in the hBN, which might be used for quantum information applications.
• Abstract（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素(hBN)の光学活性欠陥の基底状態スピンは量子コンピューティングのための量子ビットやナノスケールセンシングのような量子情報応用のための有望なプラットフォームを提供する。 量子ビットの重要な特徴はデコヒーレンス時間であり、その持続時間と制御性は量子技術における実践的応用において重要である。 本研究では、双極子超微粒子とスピンフォノン相互作用を考慮し、hBN格子中の負電荷のホウ素空孔である$V_{B}$中心の電子スピン脱コヒーレンス時間について検討する。 我々は、多数の核スピンとデバイモデルを考慮したホルシュタイン・プリマコフ変換に基づく近似手法を用いて格子フォノンの効果を考察する。 双極子超微粒子相互作用の存在下では、V_{B}$電子スピンのハーン・エチョコヒーレンス時間は約30\: \mathrm{\mu s}$室温で、前述した結果に近い。 以上の結果から,脱コヒーレンスの主な原因は,格子内の核スピンによる騒音である可能性が示唆された。 我々の結果は、量子情報応用に使用されるhBNの欠陥デコヒーレンスを$V_{B}$で理解するための一歩となる。

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