論文の概要: A Hybrid Jump-Diffusion Model for Coherent Optical Control of Quantum Emitters in hBN
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.20587v1
- Date: Wed, 28 Jan 2026 13:23:28 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-29 15:46:06.942244
- Title: A Hybrid Jump-Diffusion Model for Coherent Optical Control of Quantum Emitters in hBN
- Title（参考訳）: hBNにおける量子エミッタのコヒーレント光制御のためのハイブリッドジャンプ拡散モデル
- Authors: Saifian Farooq Bhat, Michael K. Koch, Sachin Negi, Alexander Kubanek, Vibhav Bharadwaj,
- Abstract要約: 六方晶窒化ホウ素(hBN)は安定な単光子放出のための2次元ホストとして現れる。
我々は,hBNの量子エミッタにおける温度依存性のスペクトル力学と光コヒーレンスに関するシミュレーションに基づく研究を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.9794819679151
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Hexagonal boron nitride (hBN) has emerged as a promising two-dimensional host for stable single-photon emission owing to its wide bandgap, high photostability, and compatibility with nanophotonic integration. We present a simulation-based study of temperature-dependent spectral dynamics and optical coherence in a mechanically decoupled quantum emitter in hBN. Employing a hybrid stochastic framework that combines Ornstein--Uhlenbeck detuning fluctuations with temperature-dependent, Gaussian-distributed discrete frequency jumps, motivated by experimentally observed spectral diffusion and blinking, we reproduce the measured evolution of inhomogeneous linewidth broadening and the progressive degradation of photon coherence across the relevant cryogenic range (5-30K). The model captures phonon-related spectral diffusion with a cubic temperature dependence and the onset of jump-like spectral instabilities at higher temperatures. By calibrating the hybrid diffusion, jump parameters to the experimentally measured full width at half maximum (FWHM) of the emission line and analyzing the second-order correlation function $g^{(2)}(τ)$ under resonant driving, we establish a unified phenomenological description that links stochastic detuning dynamics to the decay of optical coherence in a resonantly driven emitter. Analysis of $g^{(2)}(τ)$ under resonant driving reveals an additional dephasing rate $γ_{\mathrm{sd+j}}$ that rises monotonically with temperature and drive strength, leading to a predicted critical crossover to overdamped dynamics at $T_{\mathrm{crit}} \approx 25.91$~K. This hybrid framework provides a quantitative connection between accessible spectroscopic observables and the dominant noise mechanisms limiting coherent optical control in mechanically decoupled quantum emitters, exemplified in hBN and generalizable to similar emitters in other materials.
- Abstract（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素(hBN)は、広帯域、高光沢性、およびナノフォトニック集積との整合性により、安定な単一光子放出のための2次元ホストとして期待されている。
我々は,hBNの量子エミッタにおける温度依存性のスペクトル力学と光コヒーレンスに関するシミュレーションに基づく研究を行った。
温度依存性, ガウス分布の離散周波数ジャンプ, 実験的に観測されたスペクトル拡散と点滅によって動機づけられた, オルンシュタイン-ウレンベック偏差変動と温度依存性の複合確率的フレームワークを用いて, 不均一線幅拡大と関連する低温域(5-30K)における光子コヒーレンスの進行劣化を再現する。
このモデルでは、フォノン関連スペクトル拡散を立方体温度依存性と高温でのジャンプのようなスペクトル不安定の開始で捉えている。
共振駆動下での2次相関関数 $g^{(2)}(τ)$ の解析により, 共振駆動エミッタの光学的コヒーレンス減衰と確率的デチューニングダイナミクスをリンクする一貫した現象論的記述を確立する。
共鳴駆動下での$g^{(2)}(τ)$の解析は、温度と駆動強度で単調に上昇する追加の減音率$γ_{\mathrm{sd+j}}$を明らかにし、予測された臨界交差を$T_{\mathrm{crit}} \approx 25.91$~Kで破壊する。
このハイブリッドフレームワークは、可視光オブザーバブルと、機械的に分離された量子エミッタにおけるコヒーレント光制御を制限する支配的なノイズ機構との間の定量的な接続を提供し、hBNで例示され、他の材料で類似のエミッタに一般化可能である。
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