論文の概要: Second-order Stark shifts exceeding 10$\,$GHz in electrically contacted SiV$^-$ centers in diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.25543v1
- Date: Wed, 29 Oct 2025 14:09:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-30 15:50:45.694534
- Title: Second-order Stark shifts exceeding 10$\,$GHz in electrically contacted SiV$^-$ centers in diamond
- Title（参考訳）: 電気的に接触したSiV$^-$中心ダイヤモンドにおける2次スタークシフトの10$\,$GHzを超える
- Authors: Manuel Rieger, Nori N. Chavira Leal, Rubek Poudel, Tobias Waldmann, Lina M. Todenhagen, Stefan Kresta, Viviana Villafane, Martin S. Brandt, Kai Müller, Jonathan J. Finley,
- Abstract要約: ダイヤモンド中の負電荷シリコン空孔中心(SiV$-$)はスピンコヒーレンスと光学特性に優れていた。
我々は、面内接触を用いたSiV$-$中心ゼロフォノン線の電気的チューニングを実演し、45$,$MV/mまでの中等電場を印加する。
以上の結果から,大きな電気的スタークシフトが遷移周波数の不均一分布を克服できることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.06266495696327323
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Negatively charged silicon vacancy centers (SiV$^-$) in diamond exhibit excellent spin coherence and optical properties, making them promising candidates for quantum technologies. However, the strain-induced inhomogeneous distribution of optical transition frequencies poses a challenge for scalability. We demonstrate electrical tuning of the SiV$^-$ center zero-phonon lines using in-plane contacts to apply moderate electric fields up to 45$\,$MV/m. The second-order Stark shift exceeds 10$\,$GHz, which is of the same order of magnitude as the 15$\,$GHz inhomogeneous distribution of SiV$^-$ observed in emitters embedded in optical nanostructures such as photonic crystal nanocavities. Analysis of individual SiV$^-$ centers shows significant variation in polarizabilities between defects indicating that the polarizability strongly depends on local parameters like strain. The observed polarizabilities are 3-25 times larger than those of tin vacancy centers, which we attribute to valence band resonances that delocalize the $e_u$ wavefunctions. Photoluminescence excitation measurements reveal that optical linewidths increase moderately with applied electric field strength. Our results demonstrate that large electrical Stark shifts can overcome the inhomogeneous distribution of transition frequencies, representing a significant step toward scalable SiV$^-$-based quantum technologies such as quantum repeaters.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の負電荷のシリコン空孔中心(SiV$^-$)はスピンコヒーレンスと光学的性質に優れており、量子技術の候補として期待できる。
しかし、ひずみ誘起光遷移周波数の不均一分布はスケーラビリティの課題となる。
面内接触を用いたSiV$^-$中心ゼロフォノン線の電気的チューニングを実演し,45$\,$MV/mまでの中等電場を印加する。
2階のスタークシフトは10$\,$GHzを超えるが、これはフォトニック結晶ナノキャビティのような光ナノ構造に埋め込まれたエミッタで観測されたSiV$^-$の15$,$GHz不均一分布と同じ等級である。
個々のSiV$^-$中心の解析は、欠陥間の偏光性に大きな変化を示し、偏光性はひずみのような局所的なパラメータに強く依存することを示した。
観測された偏光度はスズ空孔中心の3～25倍であり、これはe_u$波動関数を非局在化する原子価バンド共鳴によるものである。
発光励起測定により、光線幅は印加電界強度により適度に増大することが示された。
以上の結果から、大きな電気的スタークシフトは遷移周波数の不均一分布を克服し、量子リピータのようなスケーラブルなSiV$^-$ベースの量子技術への重要な一歩であることを示す。
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