論文の概要: Thin Film Lithium Niobate on Diamond (LiNDa) platform for Efficient Spin-Phonon Coupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.08895v1
• Date: Tue, 13 May 2025 18:38:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-15 21:44:09.27072
• Title: Thin Film Lithium Niobate on Diamond (LiNDa) platform for Efficient Spin-Phonon Coupling
• Title（参考訳）: 高効率スピン-フォノンカップリング用ダイヤモンド(LiNDa)基板上の窒化リチウム薄膜
• Authors: Zhujing Xu, Sophie Weiyi Ding, Eliza Cornell, Salma Mohideen, Matthew Yeh, Kazuhiro Kuruma, Leticia Magalhaes, Amirhassan Shams-Ansari, Benjamin Pingault, Marko Loncar,
• Abstract要約: ダイヤモンド中の負電荷シリコン空孔(SiV)中心は、固体量子メモリの候補となっている。 表面音響波(SAW)によるコヒーレントスピン制御が実証され、オンチップ・フォノン量子ネットワークの開発に不可欠である。 我々は、薄膜ニオブ酸リチウム(TFLN)とダイヤモンドを結合して、単一SiVスピンの音響制御を可能にするヘテロジニアス一体型フォノンプラットフォームを実証した。
• 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: Negatively charged silicon vacancy (SiV) center in diamonds are leading candidates for solid-state quantum memories that can be controlled using electromagnetic or acoustic waves. The latter are particularly promising due to strong strain response of SiV, enabling large spin-phonon interaction strengths. Indeed, coherent spin control via surface acoustic waves (SAW) has been demonstrated and is essential for developing on-chip phononic quantum networks. However, the absence of piezoelectricity in diamond requires interfacing with a piezoelectric material for efficient transduction and delivery of acoustic waves to spins in diamonds. Here, we demonstrate a heterogeneously integrated phononic platform that combines thin-film lithium niobate (TFLN) with diamond to enable acoustic control of single SiV spins. Additionally, leveraging large SAW-induced strain at the location of SiV, we achieve coherent acoustic control of an electron spin with more than twofold improvement in Rabi frequency compared to the state-of-the-art devices based on aluminum nitride-on-diamond. This work represents a crucial step towards realizing phonon-based quantum information processing systems.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の負電荷シリコン空孔(SiV)中心は、電磁波や音響波で制御できる固体量子メモリの候補となっている。 後者はSiVの強いひずみ応答により特に有望であり、スピン-フォノン相互作用強度が大きい。 実際、表面音響波(SAW)によるコヒーレントスピン制御が実証されており、オンチップ・フォノン量子ネットワークの開発に不可欠である。 しかし、ダイヤモンドの圧電性の欠如は、ダイヤモンドのスピンへの音波の効率的な伝達と伝達のために圧電材料と対面する必要がある。 ここでは, 薄膜ニオブ酸リチウム (TFLN) とダイヤモンドを結合し, 単一SiVスピンの音響制御を可能にするヘテロジニアス一体型フォノンプラットフォームを実証する。 さらに,SiV位置におけるSAW誘起ひずみが大きいことを利用して,窒化アルミニウムオンダイアモンドをベースとした最先端装置と比較して,Rabi周波数を2倍以上改善した電子スピンのコヒーレント音響制御を実現する。 この研究は、フォノンベースの量子情報処理システムの実現に向けた重要なステップである。

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