論文の概要: Mitigating the Transition of SiV$^-$ in Diamond to an Optically Dark State
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.06389v1
- Date: Sat, 06 Dec 2025 10:40:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-09 22:03:54.336184
- Title: Mitigating the Transition of SiV$^-$ in Diamond to an Optically Dark State
- Title（参考訳）: ダイヤモンド中のSiV$^-$の光暗黒状態への移行
- Authors: Manuel Rieger, Rubek Poudel, Tobias Waldmann, Lina M. Todenhagen, Stefan Kresta, Nori N. Chavira Leal, Viviana Villafañe, Martin S. Brandt, Kai Müller, Jonathan J. Finley,
- Abstract要約: ダイヤモンド(SiV$-$)の負電荷のシリコン空孔は量子フォトニクス技術に期待できる。
我々は、この不要な電荷状態の変化を、静電場と組み合わせることで、共振器レーザ自体によって迅速に逆向きにすることができることを示した。
提案した電界安定化方式は,グループIV色中心における決定論的電荷状態制御を促進する。
- 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 in diamond (SiV$^-$) are promising for quantum photonic technologies. However, when subject to resonant optical excitation, they can inadvertently transfer into a zero-spin optically dark state. We show that this unwanted change of charge state can be quickly reversed by the resonant laser itself in combination with static electric fields. By defining interdigitated metallic contacts on the diamond surface, we increase the steady-state SiV$^-$ photoluminescence under resonant excitation by a factor $\ge3$ for most emitters, making it practically constant for certain individual emitters. We electrically activate single \sivs near the positively biased electrode, which are entirely dark without applying local electric fields. Using time-resolved 3-color experiments, we show that the resonant laser not only excites the SiV$^-$, but also creates free holes that convert SiV$^{2-}$ to SiV$^-$ on a timescale of milliseconds. Through analysis of several individual emitters, our results show that the degree of electrical charge state controllability differs between individual emitters, indicating that their local environment plays a key role. Our proposed electric-field-based stabilization scheme enhances deterministic charge state control in group-IV color centers and improves its understanding, offering a scalable path toward quantum applications such as entanglement generation and quantum key distribution.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド(SiV$^-$)の負電荷のシリコン空孔は量子フォトニクス技術に期待できる。
しかし、共鳴光励起を受けると、彼らは必然的にゼロスピンの光学的に暗い状態に移行することができる。
我々は、この不要な電荷状態の変化を、静電場と組み合わせることで、共振器レーザ自体によって迅速に逆向きにすることができることを示した。
ダイヤモンド表面上の金属間接触を定義することにより、共鳴励起下での定常SiV$^-$フォトルミネッセンスを、ほとんどのエミッタに対して$\ge3$で増加させ、特定のエミッタに対して実質的に一定となる。
正バイアス電極近傍では局所電場を印加せずに完全に暗くなる単一振動子を電気的に活性化する。
時間分解3色実験を用いて、共鳴レーザーはSiV$^-$を励起するだけでなく、ミリ秒の時間スケールでSiV$^{2-}$をSiV$^-$に変換する自由孔を生成する。
それぞれのエミッタを解析した結果, それぞれのエミッタ間で電荷状態制御の程度が異なり, それぞれの環境が重要な役割を担っていることが明らかとなった。
提案した電界安定化方式は,グループIV色中心における決定論的電荷状態制御を強化し,その理解を改善し,絡み合い生成や量子鍵分布などの量子アプリケーションへのスケーラブルな経路を提供する。
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