論文の概要: Bipartite entanglement in a nuclear spin register mediated by a quasi-free electron spin

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.05255v1
• Date: Thu, 07 Aug 2025 10:45:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-08 18:59:39.82315
• Title: Bipartite entanglement in a nuclear spin register mediated by a quasi-free electron spin
• Title（参考訳）: 準自由電子スピンを介する核スピンレジスタにおける二部構造絡み合い
• Authors: Marco Klotz, Andreas Tangemann, David Opferkuch, Alexander Kubanek,
• Abstract要約: 量子ネットワークは、計算とエラー訂正のために、堅牢で局所的な量子レジスタに絡み合った光子に依存する。 完全に接続された3量子ビット1,3mathrmC$核スピンレジスタのダイヤモンドにおける制御と絡み合いを実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 42.3174494827458
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum networks will rely on photons entangled to robust, local quantum registers for computation and error correction. We demonstrate control of and entanglement in a fully connected three-qubit $^{13}\mathrm{C}$ nuclear spin register in diamond. The register is coupled to a quasi-free electron spin-1/2 of a silicon-vacancy center (SiV). High strain decouples the SiVs electron spin from spin-orbit interaction reducing the susceptibility to phonons at liquid helium temperature. As a result, the electron spin lifetime of hundreds of milli seconds enables sensing of nuclear-nuclear couplings down to few hertz. To detect and control the register we leverage continuous decoupling using shaped, low-power microwave and direct radio frequency driving. Furthermore, we implement a nuclear spin conditional phase-gate on the electron spin to mediate bipartite entanglement. This approach presents an alternative to dynamically decoupled nuclear spin entanglement, not limited by the electron spin's 1/2 nature, opening up new avenues to an optically-accessible, solid-state quantum register.
• Abstract（参考訳）: 量子ネットワークは、計算とエラー訂正のために、堅牢で局所的な量子レジスタに絡み合った光子に依存する。 ダイヤモンド中の3量子ビット$^{13}\mathrm{C}$核スピンレジスタの制御と絡み合いを実演する。 レジスタはシリコン空孔中心(SiV)の準自由電子スピン1/2に結合される。 高ひずみはSiVs電子スピンをスピン軌道相互作用から分離し、液体ヘリウム温度でのフォノンへの感受性を低下させる。 その結果、数百ミリ秒の電子スピン寿命は、核と核のカップリングをわずかなヘルツまで感知することができる。 レジスタの検出と制御には、形状、低消費電力マイクロ波および直接無線周波数駆動を用いた連続デカップリングを利用する。 さらに、電子スピン上に核スピン条件相ゲートを実装し、バイパルタイト絡みを媒介する。 このアプローチは、電子スピンの1/2の性質に制限されず、動的に分離された核スピンの絡み合いの代替として、光学的にアクセス可能な固体量子レジスタに新しい経路を開く。

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