論文の概要: Long-lived entanglement of a spin-qubit register in silicon photonics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.15467v1
• Date: Mon, 21 Apr 2025 22:29:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-01 01:16:00.693635
• Title: Long-lived entanglement of a spin-qubit register in silicon photonics
• Title（参考訳）: シリコンフォトニクスにおけるスピン量子レジスタの長期絡み合い
• Authors: Hanbin Song, Xueyue Zhang, Lukasz Komza, Niccolo Fiaschi, Yihuang Xiong, Yiyang Zhi, Scott Dhuey, Adam Schwartzberg, Thomas Schenkel, Geoffroy Hautier, Zi-Huai Zhang, Alp Sipahigil,
• Abstract要約: シリコン中のT中心は、テレコムのOバンド光遷移と長寿命の電子スピンを組み合わせたスピン光子界面である。 水素とシリコン核スピンに結合したT中心の電子スピンに基づく3量子レジスタを実証する。 その結果,シリコンフォトニクスにおいて,光インタフェースを持つ長寿命マルチキュービットレジスタを実現することができることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Color centers provide an optical interface to quantum registers based on electron and nuclear spin qubits in solids. The T center in silicon is an emerging spin-photon interface that combines telecom O-band optical transitions and a long-lived electron spin in a scalable photonics platform. In this work, we demonstrate the initialization, coherent control, and state readout of a three-qubit register based on the electron spin of a T center coupled to a hydrogen and a silicon nuclear spin. The spin register exhibits long spin echo coherence times of $0.41(2)$ ms for the electron spin, $112(12)$ ms for the hydrogen nuclear spin, and $67(7)$ ms for the silicon nuclear spin. We use nuclear-nuclear two-qubit gates to generate entanglement between the two nuclear spins with a fidelity of $F=0.77(3)$ and a coherence time of $T^*_2=2.60(8)$ ms. Our results show that T centers can realize a long-lived multi-qubit register with an optical interface in silicon photonics.
• Abstract（参考訳）: 色中心は固体中の電子および核スピン量子ビットに基づく量子レジスタへの光学的インタフェースを提供する。 シリコンのT中心は、テレコムのOバンド光遷移と、スケーラブルなフォトニクスプラットフォームにおける長寿命電子スピンを組み合わせた、新しいスピン光子インターフェースである。 本研究では,水素とシリコン原子核スピンに結合したT中心の電子スピンに基づいて,3量子レジスタの初期化,コヒーレント制御,状態読み出しを行う。 スピンレジスタは、電子スピンが0.41(2)$ms、水素核スピンが112(12)$ms、シリコン核スピンが67(7)$msの長いスピンエコーコヒーレンス時間を示す。 我々は、2つの核スピン間の絡み合いを$F=0.77(3)$と$T^*_2=2.60(8)$msで生成する。

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