論文の概要: Zero-field identification and control of hydrogen-related electron-nuclear spin registers in diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.19598v1
• Date: Wed, 22 Oct 2025 13:50:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 03:08:15.842122
• Title: Zero-field identification and control of hydrogen-related electron-nuclear spin registers in diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中の水素関連電子核スピンレジスタのゼロフィールド同定と制御
• Authors: Alexander Ungar, Hao Tang, Andrew Stasiuk, Bo Xing, Boning Li, Ju Li, Alexandre Cooper, Paola Cappellaro,
• Abstract要約: 我々は, 近傍のNV中心における測定により, スピン欠陥の超微粒子成分と核スピン種を同定する手法を提案する。 結果は、$textitab initio$計算を使って欠陥構造を解決するためのガイドを提供する。 我々の特徴と制御ツールは、ハイブリッド電子核レジスタの欠陥ランドスケープを拡大するための枠組みを確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 73.17247851945764
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Spin defects in diamond serve as powerful building blocks for quantum technologies, especially for applications in quantum sensing and quantum networks. Electron-nuclear defects formed in the environment of optically active spins, such as the nitrogen-vacancy (NV) center, can be harnessed as qubits to construct larger hybrid quantum registers. However, many of these defects have yet to be characterized, limiting their integration into scalable devices. Here, we introduce an approach to identify the hyperfine components and nuclear spin species of spin defects through measurements on a nearby NV center. This approach combines double electron-electron resonance performed at zero field (ZF-DEER) with nuclear-electron-electron triple resonance (NEETR), which we use to characterize two unknown defects at the single-spin level, yielding self-consistent results. These results provide a guide to resolving the defect structures using $\textit{ab initio}$ calculations, leading to the identification of a new hydrogen defect structure and an accurate match to a previously identified nitrogen defect. Building on the NEETR protocol, we then demonstrate initialization, unitary control, and long-lived coherence of the nuclear spin qubit of the hydrogen defect with $T_2 = 1.0(3)\,\mathrm{ms}$. Our characterization and control tools establish a framework to expand the accessible defect landscape for hybrid electron-nuclear registers and enable applications in quantum sensing, networks, and atomic-scale magnetic resonance imaging at room temperature.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンドのスピン欠陥は、特に量子センシングや量子ネットワークへの応用において、量子技術の強力な構成要素として機能する。 窒素空孔(NV)中心のような光学活性スピンの環境に形成される電子核欠陥は、より大きなハイブリッド量子レジスタを構築するために量子ビットとして利用することができる。 しかし、これらの欠陥の多くはまだ特徴付けられておらず、拡張性のあるデバイスへの統合が制限されている。 ここでは, 近傍のNV中心における測定により, スピン欠陥の超微粒子成分と核スピン種を同定する手法を提案する。 このアプローチは、ゼロフィールド(ZF-DEER)で実行される二重電子共鳴と核電子電子三重共鳴(NEETR)を組み合わせる。 これらの結果は、$\textit{ab initio}$計算を用いて欠陥構造を解くためのガイドを提供する。 NEETRプロトコルに基づいて、水素欠陥の核スピン量子ビットの初期化、一元制御、長期コヒーレンスを$T_2 = 1.0(3)\,\mathrm{ms}$で示す。 我々の特徴づけと制御ツールは、ハイブリッド電子核レジスターのアクセス可能な欠陥景観を拡張し、室温での量子センシング、ネットワーク、原子スケール磁気共鳴イメージングに応用するためのフレームワークを確立する。

関連論文リスト

• Electrical Readout of Spin Environments in Diamond for Quantum Sensing [0.016324901313561745]
  ダイヤモンド中の窒素空孔中心は、量子センシングと量子情報の鍵となるプラットフォームである。 ここでは、全電気的アプローチ、光電流二重電子共鳴(PC-DEER)を紹介する。 代用窒素(P1)とNVH中心のシグネチャを電気信号を用いて再現可能なコントラストで解決する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-09-30T17:33:03Z)
• Control of an environmental spin defect beyond the coherence limit of a central spin [79.16635054977068]
  電子スピンレジスタのサイズを拡大するためのスケーラブルなアプローチを提案する。 我々は, 中心NVのコヒーレンス限界外における未知電子スピンの検出とコヒーレント制御を実証するために, このアプローチを実験的に実現した。 我々の研究は、ナノスケールセンシングを推進し、誤り訂正のための相関ノイズスペクトロスコピーを有効にし、量子通信のためのスピンチェーン量子ワイヤの実現を促進するため、より大きな量子レジスタを工学的に開発する方法を開拓する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-29T17:55:16Z)
• Rare Isotope-Containing Diamond Color Centers for Fundamental Symmetry Tests [0.0]
  ダイヤモンド中の229ドルのPaを含む結晶欠陥の形成, 構造, 電子的性質について検討した。 われわれはこれらの欠陥の存在を約束し、希少同位体研究のための量子情報処理に触発されたツールボックスの開発に寄与することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-05-09T22:01:38Z)
• Demonstration of electron-nuclear decoupling at a spin clock transition [54.088309058031705]
  クロック遷移は磁気ノイズから分子スピン量子ビットを保護する。 核自由度への線形結合は、電子コヒーレンスの変調と崩壊を引き起こす。 核浴への量子情報漏洩がないことは、他のデコヒーレンス源を特徴づける機会を与える。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-06-09T16:23:47Z)
• Room-temperature control and electrical readout of individual nitrogen-vacancy nuclear spins [0.0]
  半導体中の核スピンは量子技術の候補となっている。 我々は、NV電子に結合した1つの14N核スピンである、そのような系の基本的な単位の電気的読み出しを実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-01-12T21:52:23Z)
• Intersystem Crossing and Exciton-Defect Coupling of Spin Defects in Hexagonal Boron Nitride [1.3124513975412255]
  広帯域2Dシステムにおける量子欠陥を正確かつ体系的に設計するための理論的枠組みを確立する。 六方晶窒化ホウ素中のSiVVやTiVVやMoVVのようなスピン量子ビットのような有望な単一光子放出体を同定した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-09-06T23:42:04Z)
• A multiconfigurational study of the negatively charged nitrogen-vacancy center in diamond [55.58269472099399]
  広帯域ギャップ半導体の深い欠陥は、量子センシングと情報応用を実現するための主要な量子ビット候補として現れている。 ここでは、単一粒子処理とは異なり、伝統的に原子/分子に予約されていた多重構成量子化学法は、これらの欠陥中心の電子状態の多体特性を正確に記述する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-08-24T01:49:54Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。