論文の概要: Cavity-enhanced optical readout and control of nuclear spin qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.01987v1
• Date: Mon, 02 Mar 2026 15:40:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-03 19:50:56.942929
• Title: Cavity-enhanced optical readout and control of nuclear spin qubits
• Title（参考訳）: キャビティ強化光読み出しと核スピン量子ビットの制御
• Authors: Alexander Ulanowski, Johannes Früh, Fabian Salamon, Adrian Holzäpfel, Andreas Reiserer,
• Abstract要約: 低温のFabry-Perot空洞に167-Erのドーパントをオルソシリケートに埋め込んだ。 周波数選択的発光増強により、単発読み出し忠実度は91(2)%となる。 原子スピン量子ビットと周波数多重アドレッシングと寿命制限光子放射の組み合わせにより、低損失電気通信Cバンドは167-Erを長距離光ファイバーベースの量子ネットワークの先導プラットフォームとして確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.94429692322632
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Their exceptional coherence makes nuclear spins in solids a prime candidate for quantum memories in quantum networks and repeaters. Still, the direct all-optical initialization, coherent control, and readout of individual nuclear spin qubits have been an outstanding challenge. Here, this is achieved by embedding 167-Er dopants in yttrium orthosilicate in a cryogenic Fabry-Perot cavity, whose linewidth of 65 MHz is much smaller than the 0.9 GHz separation of neighboring hyperfine levels. Frequency-selective emission enhancement thus enables a single-shot readout fidelity of 91(2)%. Furthermore, a large magnetic field freezes paramagnetic impurities, leading to coherence times exceeding 0.2 s. The combination of nuclear-spin qubits with frequency-multiplexed addressing and lifetime-limited photon emission in the minimal-loss telecommunications C-band establishes 167-Er as a leading platform for long-range, fiber-based quantum networks.
• Abstract（参考訳）: その例外的なコヒーレンスにより、固体中の核スピンは量子ネットワークやリピータにおける量子メモリの主候補となる。 それでも、全ての光学的初期化、コヒーレント制御、個々の核スピン量子ビットの読み出しは顕著な課題である。 ここでは、65MHzの線幅が隣接する超微粒子の0.9GHzの分離よりもはるかに小さい、低温のファブリペロキャビティに167-Erドーパントをリソシリケートに埋め込むことにより、これを実現できる。 これにより、単発読み出しフィリティ91(2)%の周波数選択発光増強が可能となる。 さらに、大きな磁場が常磁性不純物を凍結し、コヒーレンス時間が0.2秒を超える。 原子スピン量子ビットと周波数多重アドレッシングと寿命制限光子放射の組み合わせにより、低損失電気通信Cバンドは167-Erを長距離光ファイバーベースの量子ネットワークの先導プラットフォームとして確立する。

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