論文の概要: High-Fidelity Control of a Strongly Coupled Electro-Nuclear Spin-Photon Interface

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.09267v1
• Date: Wed, 14 May 2025 10:36:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-15 21:44:09.422947
• Title: High-Fidelity Control of a Strongly Coupled Electro-Nuclear Spin-Photon Interface
• Title（参考訳）: 強結合型電子-核スピン光界面の高忠実性制御
• Authors: Isaac B. W. Harris, Ian Christen, Sofia M. Patomäki, Hamza Raniwala, Maxim Sirotin, Marco Colangelo, Kevin C. Chen, Carlos Errando-Herranz, David J. Starling, Ryan Murphy, Katia Shtyrkova, Owen Medeiros, Matthew E. Trusheim, Karl K. Berggren, P. Benjamin Dixon, Dirk Englund,
• Abstract要約: ダイヤモンド(SiV、GeV、SnV)におけるグループIV色中心は、長距離量子ネットワークの候補として有望である。 最近の研究はスピン-光子結合とスピン-スピン絡み合いの最先端性能を示している。 我々は、SnV-117の超微細結合を用いて、メモリが光励起に敏感な状態において、デバイスをゼロ磁場で動作させることを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Long distance quantum networking requires combining efficient spin-photon interfaces with long-lived local memories. Group-IV color centers in diamond (SiV, GeV, and SnV) are promising candidates for this application, containing an electronic spin-photon interface and dopant nuclear spin memory. Recent work has demonstrated state-of-the-art performance in spin-photon coupling and spin-spin entanglement. However, coupling between the electron and nuclear spins introduces a phase kickback during optical excitation that limits the utility of the nuclear memory. Here, we propose using the large hyperfine coupling of SnV-117 to operate the device at zero magnetic field in a regime where the memory is insensitive to optical excitation. We further demonstrate ground state spin control of a SnV-117 color center integrated in a photonic integrated circuit, showing 97.8% gate fidelity and 2.5 ms coherence time for the memory spin level. This shows the viability of the zero-field protocol for high fidelity operation, and lays the groundwork for building quantum network nodes with SnV-117 devices.
• Abstract（参考訳）: 長距離量子ネットワークは、効率的なスピン光子インタフェースと長寿命ローカルメモリを組み合わせる必要がある。 ダイヤモンド(SiV、GeV、SnV)におけるグループIV色中心は、電子スピン光子界面とドーパント核スピンメモリを含むこの応用の候補である。 最近の研究はスピン-光子結合とスピン-スピン絡み合いの最先端性能を示している。 しかし、電子と核スピンの結合は、核記憶の有用性を制限する光励起中に位相キックバックをもたらす。 本稿では、SnV-117の超微細結合を用いて、メモリが光励起に敏感な状態において、デバイスをゼロ磁場で動作させることを提案する。 さらに、フォトニック集積回路に集積されたSnV-117色中心の基底状態スピン制御を実証し、メモリスピンレベルの97.8%のゲート忠実度と2.5msのコヒーレンス時間を示した。 これは、高忠実度演算のためのゼロフィールドプロトコルの実現可能性を示し、SnV-117デバイスで量子ネットワークノードを構築するための基盤となる。

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