論文の概要: Photoelectric detection of single spins in diamond by optically controlled discharge of long-lived trap states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.25619v1
• Date: Wed, 29 Oct 2025 15:25:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-30 15:50:45.788802
• Title: Photoelectric detection of single spins in diamond by optically controlled discharge of long-lived trap states
• Title（参考訳）: 長寿命トラップ状態の光制御放電によるダイヤモンド中の単一スピンの光電検出
• Authors: A. C. Ulibarri, D. J. McCloskey, D. Wang, N. Dontschuk, A. M. Martin, A. A. Wood,
• Abstract要約: 本稿では、長期保存されたスピン情報を閉じ込められた電荷として検出する光電気スピン読み出し方式を提案する。 CCDMRを固体スピン量子ビットリードアウトの新たな技術として確立し,電気的検出のアタアクティブ特性と広帯域材料における長寿命帯電トラップの安定性を組み合わせた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.30786914102688595
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Electrical detection methods for solid-state spins are attractive for quantum technologies, being readily chip-scalable and not subject to the small photon budgets of single emitters. However, realising electrical spin readout in wide-bandgap materials with similar fidelity and bandwidth to optical approaches remains challenging. Here, we introduce a photoelectrical spin readout scheme that detects spin information stored long-term as trapped electrical charges. Using nitrogen-vacancy (NV) centres in diamond as a model system, spin-dependent photoionisation generates charge carriers that are stored in long-lived trap states at a diamond-metal Schottky junction. On-demand illumination of the junction under electrical bias releases stored charge, yielding a photocurrent transient proportional to the amount of trapped charge and hence spin state. Spin readout after coherent control of single NVs is demonstrated using charge readout in a protocol we call charge-capture detected magnetic resonance (CCDMR), and we use charge-based imaging to identify charge carrier generation and trapping processes. Our results establish CCDMR as a new technique for solid-state spin qubit readout, combining attaractive features of electrical detection with the stability of long-lived charge traps in wide-bandgap materials.
• Abstract（参考訳）: 固体スピンの電気的検出方法は量子技術にとって魅力的であり、チップスケーリングが容易であり、単一エミッタの小さな光子予算に従わない。 しかし, 広帯域材料における電子スピンリードアウトの実現は, 光学的アプローチに類似した忠実さと帯域幅を持つため, 依然として困難である。 本稿では、長期保存されたスピン情報を閉じ込められた電荷として検出する光電気スピン読み出し方式を提案する。 ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心をモデル系として、スピン依存光イオン化は、ダイヤモンド-金属のショットキー接合で長寿命のトラップ状態に保存される電荷キャリアを生成する。 電気バイアス下でのジャンクションのオンデマンド照明は電荷を放出し、閉じ込められた電荷の量とスピン状態に比例する光電流を生じる。 電荷捕捉検出磁気共鳴 (CCDMR) と呼ばれるプロトコルを用いて, 単一NVのコヒーレント制御後のスピン読み出しを実証し, 電荷キャリア生成とトラップ過程の同定に電荷ベースイメージングを用いる。 CCDMRを固体スピン量子ビットリードアウトの新たな技術として確立し,電気的検出のアタアクティブ特性と広帯域材料における長寿命帯電トラップの安定性を組み合わせた。

関連論文リスト

• Coherent Control of Quantum-Dot Spins with Cyclic Optical Transitions [0.1213707023442356]
  固体スピンは、量子通信技術のための静止量子ビットから単一光子へのインタフェースとして期待されている。 核量子メモリの動作と互換性があることが示される。 本手法は, 単一ショット読み出し, フォトニッククラスタ状態生成, 量子リピータ技術において必要となる, 量子ビット制御とともに, 識別不能光子の繰り返し放出を可能にする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-09-17T21:37:50Z)
• Photon-assisted tunneling resonantly controlling spin current of a spin-orbit-coupled atom in a toroidal trap [1.9446331325070119]
  我々は、方向と強度の点で正確に制御できる調整可能な交流(AC)スピンと原子質量電流の生成を実証する。 この現象の背後にあるメカニズムは、発光電位がラビ振動を誘発するのに十分な光子を供給することである。 これらの興味深い共鳴現象は、単純な3レベルモデルでのみ解析的に説明できることが示されている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-23T03:52:33Z)
• Wavelength dependence of nitrogen-vacancy center charge cycling [0.0]
  窒素空孔中心を収容するダイヤモンドにおける光キャリア生成の波長依存性について検討した。 我々は、1光または2光子イオン化または再結合プロセスが支配される異なる状態と、反ストークスを介する再結合が弱いNV電荷サイクルを赤色光で駆動する第3の状態を観察した。 本研究は、NV中心における新しい光を介する電荷循環過程を報告し、非発光欠陥を特定するために電荷移動を用いたスキームに影響を及ぼす。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-23T11:23:27Z)
• Strongly Coupled Spins of Silicon-Vacancy Centers Inside a Nanodiamond with Sub-Megahertz Linewidth [43.06643088952006]
  ダイヤモンド中の色中心の電子スピンは、長寿命の核スピンと光子の間の相互作用を媒介する。 我々は電子スピンの強いカップリングを示し、一方電子スピンのデコヒーレンス速度は1MHz以下にとどまった。 さらに、ナノダイアモンドにおける量子メモリのレジスタを確立するポテンシャルとマルチスピン結合を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-14T14:17:35Z)
• Spin-photon entanglement with direct photon emission in the telecom C-band [0.0]
  テレコムCバンドの固体量子エミッタは、量子通信アプリケーションにとって有望なプラットフォームである。 通信用Cバンドへの直接放出が可能な固体系におけるスピン光子絡みの初の実証を報告する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-10-25T18:53:42Z)
• Purcell enhancement of single-photon emitters in silicon [68.8204255655161]
  通信光子に結合された個々のスピンは、分散量子情報処理にユニークな約束を提供する。 我々は、エルビウムドーパントをナノフォトニックシリコン共振器に統合して、そのようなインタフェースを実装した。 78倍のパーセル増倍率を持つ光学ラビ発振と単一光子放射を観測した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-01-18T19:38:38Z)
• Resolving Fock states near the Kerr-free point of a superconducting resonator [51.03394077656548]
  我々はSNAIL(Superconducting Asymmetric Inductive eLement)で終端する可変非線形共振器を設計した。 我々はこのKerr自由点付近に励起光子を持ち、このデバイスをトランスモン量子ビットを用いて特徴づけた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-10-18T09:55:58Z)
• Single quantum emitters with spin ground states based on Cl bound excitons in ZnSe [55.41644538483948]
  InSeにおけるCl不純物に基づく電子スピン量子ビットを持つ新しいタイプの単一光子エミッタを示す。 その結果, 単一Cl不純物はフォトニック界面を有する単一光子源として好適であることが示唆された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-11T04:29:21Z)
• Five-second coherence of a single spin with single-shot readout in silicon carbide [84.97423065534817]
  炭化ケイ素(SiC)の単一欠陥の単発読み出しを実証する 事前選択やポストセレクションなしで80%以上の読み出し精度を実現しています。 本システムでは, 単スピンT2>5sの2桁以上を報告した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-10-04T17:35:02Z)

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。