論文の概要: Coupling a $^{73}$Ge nuclear spin to an electrostatically defined quantum dot
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.03981v1
- Date: Sun, 05 Oct 2025 00:12:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-07 16:52:59.370581
- Title: Coupling a $^{73}$Ge nuclear spin to an electrostatically defined quantum dot
- Title（参考訳）: 静電気的に定義された量子ドットへの$^{73}$Ge核スピンの結合
- Authors: Paul Steinacker, Gauri Goenka, Rocky Yue Su, Tuomo Tanttu, Wee Han Lim, Santiago Serrano, Tim Botzem, Jesus D. Cifuentes, Shao Qi Lim, Jeffrey C. McCallum, Brett C. Johnson, Fay E. Hudson, Kok Wai Chan, Christopher C. Escott, Andre Saraiva, Chih Hwan Yang, Vincent Mourik, Andrea Morello, Andrew S. Dzurak, Arne Laucht,
- Abstract要約: シリコン中の単一核スピンは量子技術にとって有望な資源である。
我々は、SiMOSのゲート定義量子ドットへのスピン-9/2 73$Ge核スピンの結合と読み出しを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.13468204582085055
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Single nuclear spins in silicon are a promising resource for quantum technologies due to their long coherence times and excellent control fidelities. Qubits and qudits have been encoded on donor nuclei, with successful demonstrations of Bell states and quantum memories on the spin-1/2 $^{31}$P and cat-qubits on the spin-7/2 $^{123}$Sb nuclei. Isoelectronic nuclear spins coupled to gate-defined quantum dots, such as the naturally occurring $^{29}$Si isotope, possess no additional charge and allow for the coupled electron to be shuttled without destroying the nuclear spin coherence. Here, we demonstrate the coupling and readout of a spin-9/2 $^{73}$Ge nuclear spin to a gate-defined quantum dot in SiMOS. The $^{73}$Ge nucleus was implanted by isotope-selective ion-implantation. We observe the hyperfine interaction (HFI) to the coupled quantum dot electron and are able to tune it from 180 kHz to 350 kHz, through the voltages applied to the lateral gate electrodes. This work lays the foundation for future spin control experiments on the spin-9/2 qudit as well as more advanced experiments such as entanglement distribution between distant nuclear spins or repeated weak measurements.
- Abstract（参考訳）: シリコン中の単一核スピンは、長いコヒーレンス時間と優れた制御忠実さのために量子技術にとって有望な資源である。
量子ビットと量子ビットはドナー核に符号化され、スピン-1/2$^{31}$P上のベル状態と量子メモリ、スピン-7/2$^{123}$Sb核上の猫量子ビットの実証に成功した。
自然発生の$^{29}$Si同位体のようなゲート定義量子ドットと結合した等電子核スピンは追加電荷を持たず、結合した電子を核スピンコヒーレンスを破壊することなくシャトルすることができる。
ここでは、SiMOSのゲート定義量子ドットへのスピン-9/2 $^{73}$Ge核スピンの結合と読み出しを実演する。
$73}$Ge核は同位体選択性イオン注入によって埋め込まれた。
我々は、結合した量子ドット電子への超微細相互作用(HFI)を観察し、横方向のゲート電極に印加される電圧によって180kHzから350kHzに調整することができる。
この研究は、スピン-9/2クーデットの将来のスピン制御実験の基礎と、遠方の核スピン間の絡み合いの分布や繰り返しの弱い測定のようなより高度な実験の基礎を成している。
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