論文の概要: A spin-embedded diamond optomechanical resonator with mechanical quality factor exceeding one million

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.05906v1
• Date: Fri, 08 Aug 2025 00:03:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-11 20:39:06.033809
• Title: A spin-embedded diamond optomechanical resonator with mechanical quality factor exceeding one million
• Title（参考訳）: 機械的品質係数100万を超えるスピン埋め込みダイヤモンド振動子
• Authors: Hyunseok Oh, Viraj Dharod, Carl Padgett, Lillian B. Hughes, Jayameenakshi Venkatraman, Shreyas Parthasarathy, Ekaterina Osipova, Ian Hedgepeth, Jeffrey V. Cady, Luca Basso, Yongqiang Wang, Michael Titze, Edward S. Bielejec, Andrew M. Mounce, Dirk Bouwmeester, Ania C. Bleszynski Jayich,
• Abstract要約: 組み込みカラーセンタースピンを備えたダイヤモンド光学結晶(OMC)デバイスは、量子センシング、ネットワーク、コンピューティングアプリケーションのための有望なプラットフォームである。 ここでは、低温下で106ドルを超える機械的品質因子を有するサイドバンド分解ダイヤモンドOCCを実証する。 組込み窒素空孔 (NV) センターのコヒーレンス時間を最大$T$ = $mu$s とする。 量子状態におけるハイブリッドスピンメカニカルデバイスのためのこのプラットフォームの可能性について論じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8887521049271627
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Diamond optomechanical crystal (OMC) devices with embedded color center spins are promising platforms for a broad range of applications in quantum sensing, networking, and computing applications, offering an interface between a GHz-frequency mechanical mode and both optical photons and coherent spins. A crucial but elusive step towards realizing this platform is to engineer a device with a high-quality factor mechanical mode while preserving the bulk-like coherence of embedded spins. Here we demonstrate sideband-resolved diamond OMCs with mechanical quality factors in excess of $10^6$ at cryogenic temperatures, and find coherence times up to $T_2$ = 270 $\mu$s for embedded nitrogen vacancy (NV) centers. Furthermore, we measure these devices across five orders of magnitude in intracavity optical power, demonstrating robust power handling and a high optomechanical cooperativity ($C\gg1$) at cryogenic temperatures that is essential for a broad range of quantum protocols requiring strong, coherent interactions between photons and phonons. These results are enabled by a robust, high-throughput method for forming single-crystal diamond membranes in combination with chemical vapor deposition (CVD) diamond overgrowth with nitrogen $\delta$-doping. We discuss the prospects of this platform for hybrid spin-mechanical devices in the quantum regime.
• Abstract（参考訳）: 組み込みカラーセンタースピンを備えたダイヤモンド光学結晶(OMC)デバイスは、量子センシング、ネットワーク、コンピューティングアプリケーションに幅広い応用を期待できるプラットフォームであり、GHz周波数のメカニカルモードと光子とコヒーレントスピンの両方のインターフェースを提供する。 このプラットフォームを実現するための重要なステップは、組み込みスピンのバルク状のコヒーレンスを保ちながら、高品質な機械的モードのデバイスを設計することである。 ここでは, 低温下での機械的品質因子が10^6$を超えるサイドバンド分解ダイヤモンドOCCを実証し, 組込み窒素空洞(NV)中心のコヒーレンス時間(T_2$=270$\mu$s)を求める。 さらに、光子とフォノンの強いコヒーレントな相互作用を必要とする幅広い量子プロトコルにおいて必要となる、強靭な電力ハンドリングと高いオプトメカニカルコヒータティ(C\gg1$)を低温で測定する。 これらの結果は、化学気相沈着(CVD)ダイヤモンドと窒素$\delta$-ドーピングを併用して単結晶ダイヤモンド膜を形成する、堅牢で高スループットな方法によって実現されている。 量子状態におけるハイブリッドスピンメカニカルデバイスのためのこのプラットフォームの可能性について論じる。

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