論文の概要: Spectral tuning and nanoscale localization of single color centers in silicon via controllable strain

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.17290v1
• Date: Tue, 28 Jan 2025 20:45:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-30 15:53:01.494534
• Title: Spectral tuning and nanoscale localization of single color centers in silicon via controllable strain
• Title（参考訳）: 可制御ひずみによるシリコン中の単一色中心のスペクトルチューニングとナノスケール局在
• Authors: Alessandro Buzzi, Camille Papon, Matteo Pirro, Odiel Hooybergs, Hamza Raniwala, Valeria Saggio, Carlos Errando-Herranz, Dirk Englund,
• Abstract要約: 大規模な統合では、各エミッタの光遷移を正確に制御し、量子ネットワークのために区別できない光子を生成する必要がある。 ここでは、懸濁シリコン導波路とマイクロエレクトロメカニカル(MEMS)カンチレバーを組み合わせた、ファブリファブリケートフォトニック集積回路(PIC)を実証する。 カンチレバーと基板の間に最大35Vを印加すると、100 pmを超えるゼロフォノン線の可逆波長シフトが生じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 33.7054351451505
• License:
• Abstract: The development of color centers in silicon enables scalable quantum technologies by combining telecom-wavelength emission and compatibility with mature silicon fabrication. However, large-scale integration requires precise control of each emitter's optical transition to generate indistinguishable photons for quantum networking. Here, we demonstrate a foundry-fabricated photonic integrated circuit (PIC) combining suspended silicon waveguides with a microelectromechanical (MEMS) cantilever to apply local strain and spectrally tune individual G-centers. Applying up to 35 V between the cantilever and the substrate induces a reversible wavelength shift of the zero-phonon line exceeding 100 pm, with no loss in brightness. Moreover, by modeling the strain-induced shifts with a `digital twin' physical model, we achieve vertical localization of color centers with sub-3 nm vertical resolution, directly correlating their spatial position, dipole orientation, and spectral behavior. This method enables on-demand, low-power control of emission spectrum and nanoscale localization of color centers, advancing quantum networks on a foundry-compatible platform.
• Abstract（参考訳）: シリコンにおけるカラーセンターの開発は、テレコム波長の発光と成熟したシリコン製造との互換性を組み合わせることで、スケーラブルな量子技術を可能にする。 しかし、大規模な統合では各エミッタの光遷移を正確に制御し、量子ネットワークに不明瞭な光子を生成する必要がある。 ここでは, 懸濁シリコン導波路とマイクロエレクトロメカニカル(MEMS)カンチレバーを組み合わせて, 局所ひずみを印加し, 個々のG中心をスペクトル的に調整するPICを実証する。 カンチレバーと基板の間に最大35Vを印加すると、100 pmを超えるゼロフォノン線の可逆波長シフトが生じる。 さらに,「デジタル双極子」物理モデルを用いてひずみ誘起シフトをモデル化することにより,空間位置,双極子配向,スペクトル挙動を直接関連付けることで,3nm以下の垂直解像度で色中心の垂直局在化を実現する。 この方法は、オンデマンドで低消費電力の発光スペクトル制御とカラーセンターのナノスケール局所化を可能にし、ファクトリー互換プラットフォーム上で量子ネットワークを前進させる。

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