論文の概要: Photonic Links for Spin-Based Quantum Sensors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.22011v1
• Date: Thu, 29 Jan 2026 17:17:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-30 16:22:50.037046
• Title: Photonic Links for Spin-Based Quantum Sensors
• Title（参考訳）: スピン型量子センサのためのフォトニックリンク
• Authors: M. Reefaz Rahman, Karsten Schnier, Ryan Goldsmith, Benjamin J. Lawrie, Joseph M. Lukens, Seongsin M. Kim, Patrick Kung,
• Abstract要約: 近年、量子センサー、量子ビット、量子メモリのキーコンポーネントとして、様々な光学的にアクセス可能なスピン量子ビットが出現している。 本稿では、RFoFによる光アクセス可能なスピンのRF-over-fiber制御のための統一的なフレームワークを提案する。 P_mathrmRF,out=-0.7$dBmに対応するRFoF効率は2.90GHzで1.81%となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4104352271917982
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A growing variety of optically accessible spin qubits have emerged in recent years as key components for quantum sensors, qubits, and quantum memories. However, the scalability of conventional spin-based quantum architectures remains limited by direct microwave delivery, which introduces thermal noise, electromagnetic cross-talk, and design constraints for cryogenic, high-field, and distributed systems. In this work, we present a unified framework for RF-over-fiber (RFoF) control of optically accessible spins through RFoF optically detected magnetic resonance (ODMR) spectroscopy of nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond. The RFoF platform relies on an electro-optically modulated telecom-band laser that transmits microwave signals over fiber and a high-speed photodiode that recovers the RF waveform to drive NV center spin transitions. We obtain an RFoF efficiency of 1.81\% at 2.90~GHz, corresponding to $P_{\mathrm{RF,out}}=-0.7$~dBm. The RFoF architecture provides a path toward low-noise, thermally isolated, and cryo-compatible ODMR systems bridging conventional spin-based quantum sensing protocols with emerging distributed quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 近年、量子センサー、量子ビット、量子メモリのキーコンポーネントとして、様々な光学的にアクセス可能なスピン量子ビットが出現している。 しかし、従来のスピンベース量子アーキテクチャのスケーラビリティは、熱ノイズ、電磁クロストーク、低温・高磁場・分散システムの設計制約を導入し、直接マイクロ波配信によって制限されている。 本研究では、ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心のRFoF光検出磁気共鳴(ODMR)分光による光アクセス可能なスピンのRF-over-fiber(RFoF)制御のための統一的なフレームワークを提案する。 RFoFプラットフォームは、ファイバー上のマイクロ波信号を伝送する電気光学変調されたテレコムバンドレーザーと、RF波形を回復してNV中心スピン遷移を駆動する高速フォトダイオードに依存している。 P_{\mathrm{RF,out}}=-0.7$~dBmに対応するRFoF効率は2.90〜GHzで1.81\%となる。 RFoFアーキテクチャは、新しい分散量子技術で従来のスピンベースの量子センシングプロトコルをブリッジする低ノイズ、熱分離、低温互換のODMRシステムへの道を提供する。

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