論文の概要: Ultranarrow Bright Single-Photon Emitters in Diamond with Strong Broadband Phonon Decoupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.06184v1
• Date: Sun, 09 Nov 2025 01:56:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-11 21:18:44.797571
• Title: Ultranarrow Bright Single-Photon Emitters in Diamond with Strong Broadband Phonon Decoupling
• Title（参考訳）: 強広帯域フォノンデカップリングダイアモンド中の超狭光輝線単光子エミッタ
• Authors: Swetapadma Sahoo, Péter Udvarhelyi, Jaden Li, Darwon Kim, Viatcheslav Agafonov, Valery A. Davydov, Benjamin Lawrie, Prineha Narang, Simeon I. Bogdanov,
• Abstract要約: バルク音速環境から強く包括的に分離されたナノダイヤモンドの単一色中心について報告する。 色中心は室温で0.3nmまで幅が狭く、安定して明るい光を放ち、飽和時には10mpsを超える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.07263050455332556
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Single-photon emitters are fundamental building blocks for quantum information processing, communication and sensing. However, unwanted interactions with bulk phonons in their host environment strongly limit their coherence and controllability. We report single color centers in nanodiamonds that are strongly and comprehensively decoupled from the bulk phononic environment. The color centers feature record-narrow linewidths down to 0.3 nm at room temperature and stable, bright emission, exceeding 10 Mcps in saturation. Notably, the bulk phonon sideband is almost entirely suppressed, revealing the presence of a single localized vibrational mode outside the diamond phonon band. Our observations and simulations point towards a unique mechanism for phonon decoupling in common wide-gap materials, based on a strongly radiative orbital transition coupled to a localized vibrational mode. The new color center enables qualitatively higher performance for applications in quantum networks and nanoscale sensing, and the exploration of new physical resources associated with vibrational states.
• Abstract（参考訳）: 単一光子エミッタは、量子情報処理、通信、センシングの基本的な構成要素である。 しかし、ホスト環境におけるバルクフォノンとの不要な相互作用は、そのコヒーレンスと制御性を強く制限する。 バルク音速環境から強く包括的に分離されたナノダイヤモンドの単一色中心について報告する。 色中心は室温で0.3nmまで幅が狭く、安定して明るい光を放ち、飽和時には10mpsを超える。 特に、バルクフォノンサイドバンドはほぼ完全に抑制されており、ダイヤモンドフォノンバンドの外側に1つの局所的な振動モードが存在することが明らかになった。 我々の観測とシミュレーションは、局所振動モードに結合した強い放射性軌道遷移に基づいて、一般的な広帯域材料におけるフォノンデカップリングのユニークなメカニズムを示唆している。 新しいカラーセンターは、量子ネットワークやナノスケールセンシングへの応用、振動状態に関連する新しい物理資源の探索において、質的に高いパフォーマンスを実現する。

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