論文の概要: Above-Unity Coherent Cooperativity of Tin-Vacancy Centers in Diamond Photonic Crystal Cavities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.13375v1
- Date: Mon, 17 Nov 2025 13:49:28 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-18 14:36:25.276623
- Title: Above-Unity Coherent Cooperativity of Tin-Vacancy Centers in Diamond Photonic Crystal Cavities
- Title（参考訳）: ダイヤモンドフォトニック結晶空洞におけるSn-Vacancy中心の対一コヒーレントコヒーレント協力性
- Authors: Nina Codreanu, Tim Turan, Daniel Bedialauneta Rodriguez, Matteo Pasini, Lorenzo de Santis, Maximilian Ruf, Christian F. Primavera, Leonardo G. C. Wienhoven, Caroline E. Smulders, Simon Gröblacher, Ronald Hanson,
- Abstract要約: フォトニック結晶キャビティとの結合により、SnV光マターインタフェースが強化され、さまざまな絡み合い生成プロトコルがアンロックされる。
ここでは、フォトニック結晶空洞に埋め込まれたSnV中心の上の一様コヒーレント協調性を実証する。
これらの結果は、キャビティ結合されたSnV中心を将来の量子ネットワークのための効率的でコヒーレントな光マターインターフェースとして使用するための扉を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The tin-vacancy center in diamond (SnV) has emerged as a compelling building block for realizing next-generation quantum networks thanks to its excellent optical and spin properties. Coupling to photonic crystal cavities (PCCs) promises to further enhance the SnV light-matter interface and unlock a diverse range of entanglement generation protocols. Recent pioneering experiments showing Purcell enhancement of SnV centers in PCCs underscore this potential. However, optical coupling that is coherent - the key ingredient for use in quantum protocols - has so far remained elusive. Here, we demonstrate above-unity coherent cooperativity of SnV centers embedded in photonic crystal cavities. We fabricate free-standing PCCs using a quasi-isotropic undercut. Across two samples, we conduct room-temperature characterizations, measuring resonances for 327 cavities, with an average quality factor exceeding $Q = 1.0(3) \times 10^4$. Two cavity-coupled emitters are examined in detail, exhibiting quality factors up to $Q = 25.4(4) \times 10^3$ and Purcell-reduced lifetimes corresponding to cooperativities up to $C = 20.6(11)$. Furthermore, the single SnVs are observed to strongly modulate the cavity transmission with an extinction contrast up to $98.8(4) \%$ on resonance. Finally, SnV linewidth measurements reveal above-unity coherent cooperativities in both devices, with the highest value being $C_\mathrm{coh} = 8.3(12)$. These results open the door to using cavity-coupled SnV centers as efficient, coherent light-matter interfaces for future quantum networks.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド(SnV)のスズ空洞センターは、その優れた光学特性とスピン特性により、次世代量子ネットワークを実現するための魅力的なビルディングブロックとして登場した。
フォトニッククリスタルキャビティ(PCC)との結合により、SnVの光物質インタフェースをさらに強化し、様々な絡み合い生成プロトコルをアンロックする。
PCCにおけるSnV中心のパーセル増強を示す最近の先駆的な実験は、この可能性を浮き彫りにした。
しかし、量子プロトコルで使われる重要な要素であるコヒーレントな光結合は、いまだ解明されていない。
ここでは、フォトニック結晶空洞に埋め込まれたSnV中心の上の一様コヒーレント協調性を実証する。
準等方的アンダーカットを用いてフリースタンドアリーPCCを作製する。
また, 室温特性評価を行い, 平均品質係数がQ=1.0(3) \times 10^4$を超える327キャビティの共振を計測した。
2つの共振器結合エミッタを詳細に調べ、Q = 25.4(4) \times 10^3$とPurcell-reduced Lifesを最大でC = 20.6(11)$に設定する。
さらに、単一のSnVは共鳴において9,8.8(4) \%$までの絶滅コントラストでキャビティ伝達を強く調節する。
最後に、SnV線幅測定により、両デバイスで上のユニティコヒーレントなコヒーレントなコヒーレントなコオペラティビティが示され、最高値は$C_\mathrm{coh} = 8.3(12)$である。
これらの結果は、キャビティ結合されたSnV中心を将来の量子ネットワークのための効率的でコヒーレントな光マターインターフェースとして使用するための扉を開く。
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