論文の概要: Enhancement of quantum coherence in solid-state qubits via interface engineering

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.02312v1
• Date: Thu, 03 Jul 2025 04:48:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-04 15:37:15.673578
• Title: Enhancement of quantum coherence in solid-state qubits via interface engineering
• Title（参考訳）: 界面工学による固体量子ビットの量子コヒーレンス向上
• Authors: Wing Ki Lo, Yaowen Zhang, Ho Yin Chow, Jiahao Wu, Man Yin Leung, Kin On Ho, Xuliang Du, Yifan Chen, Yang Shen, Ding Pan, Sen Yang,
• Abstract要約: ダイヤモンドの低い窒素空孔中心は量子センサーを期待できるが、ノイズによって引き起こされる短いコヒーレンス時間に悩まされている。 酸素終端およびグラフェンパッチにより界面工学を行い, 浅いNVコヒーレンスを1ms以上まで延長した。 この統合されたアプローチは、拡張コヒーレンス、感度の向上、デバイス耐久性を組み合わせることで、実用的な量子センシングを推し進める。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.755941195101064
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Shallow nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond are promising quantum sensors but suffer from noise-induced short coherence times due to bulk and surface impurities. We present interfacial engineering via oxygen termination and graphene patching, extending shallow NV coherence to over 1 ms, approaching the T1 limit. Raman spectroscopy and density-functional theory reveal surface termination-driven graphene charge transfer reduces spin noise by pairing surface electrons, supported by double electron-electron resonance spectroscopy showing fewer unpaired spins. Enhanced sensitivity enables detection of single weakly coupled 13C nuclear spins and external 11B spins from a hexagonal boron nitride (h-BN) layer, achieving nanoscale nuclear magnetic resonance. A protective h-BN top layer stabilizes the platform, ensuring robustness against harsh treatments and compatibility with target materials. This integrated approach advances practical quantum sensing by combining extended coherence, improved sensitivity, and device durability.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の低窒素空孔(NV)中心は量子センサーを約束しているが、バルクや表面の不純物によるノイズによる短コヒーレンス時間に悩まされている。 酸素終端およびグラフェンパッチングによる界面工学を行い, 浅いNVコヒーレンスを1ms以上まで延長し, T1限界に近づいた。 ラマン分光法と密度汎関数理論により、表面終端駆動のグラフェン電荷移動は、ペア表面電子によるスピンノイズを低減し、不対スピンの少ない二重電子-電子共鳴分光法によって支持される。 感度の向上により、ヘキサゴナル窒化ホウ素(h-BN)層から単一の弱い結合した13C核スピンと外部11Bスピンを検出し、ナノスケールの核磁気共鳴を実現することができる。 保護h-BNトップ層はプラットフォームを安定化し、厳しい処理に対する堅牢性とターゲット材料との適合性を確保する。 この統合されたアプローチは、拡張コヒーレンス、感度の向上、デバイス耐久性を組み合わせることで、実用的な量子センシングを推し進める。

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