論文の概要: Near-Infrared Quantum Emission from Oxygen-Related Defects in hBN
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.16197v1
- Date: Thu, 18 Dec 2025 05:43:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-19 18:10:31.928195
- Title: Near-Infrared Quantum Emission from Oxygen-Related Defects in hBN
- Title（参考訳）: hBNにおける酸素関連欠陥からの近赤外量子放出
- Authors: Sean Doan, Sahil D. Patel, Yilin Chen, Jordan A. Gusdorff. Mark E. Turiansky, Luis Villagomez, Luka Jevremovic, Nicholas Lewis, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Lee C. Bassett, Chris Van de Walle, Galan Moody,
- Abstract要約: 我々は,hBN中の酸素関連単一量子エミッタを再現的に生成する,シンプルでスケーラブルな酸素プラズマプロセスを示す。
これらのエミッタは、自由空間量子ネットワークに向けた識別不可能なNIR単一光子のための有望なプラットフォームを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5957777036850727
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Color centers hosted in hexagonal boron nitride (hBN) have emerged as a promising platform for single-photon emission and coherent spin-photon interfaces that underpin quantum communication and quantum networking technologies. As a wide-bandgap van der Waals material, hBN can host individual optically active quantum defects emitting across the ultraviolet to visible spectrum, but existing color centers often show broad phonon sidebands (PSBs), unstable emission, or inconvenient wavelengths. Here, we show a simple, scalable oxygen-plasma process that reproducibly creates oxygen-related single quantum emitters in hBN with blinking-free zero-phonon lines spanning the near-infrared (NIR) spectrum from 700-960 nanometers. These emitters demonstrate room-temperature operation, high brightness, and ultra-sharp cryogenic linewidths in the few-gigahertz range under non-resonant excitation. Analysis of the PSBs shows weak electron-phonon coupling and predominant zero-phonon-line emission, while first-principles calculations identify plausible oxygen-related defect configurations. These emitters provide a promising platform for indistinguishable NIR single photons towards free-space quantum networking.
- Abstract（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素(hBN)にホストされる色中心は、量子通信と量子ネットワーク技術を支える単一光子放出とコヒーレントなスピン光子インターフェースのための有望なプラットフォームとして登場した。
広帯域のファンデルワールス材料として、hBNは紫外線から可視光スペクトルまで放射される個々の光学活性量子欠陥をホストすることができるが、既存の色中心は広帯域のフォノンサイドバンド(PSB)、不安定な放出、不都合な波長を示すことが多い。
ここでは、700-960ナノメートルの近赤外(NIR)スペクトルにまたがる点滅のないゼロフォノン線を持つhBN中の酸素関連単一量子エミッタを再現的に生成する、シンプルでスケーラブルな酸素プラズマプロセスを示す。
これらのエミッタは、非共鳴励起下での数ギガヘルツ領域における室温動作、高輝度、超シャープ低温線幅を示す。
PSBの解析では電子-フォノン結合が弱く、ゼロフォノン-ラインの放出が支配的であり、一方第一原理計算では、可溶性酸素関連欠陥が同定される。
これらのエミッタは、自由空間量子ネットワークに向けた識別不可能なNIR単一光子のための有望なプラットフォームを提供する。
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