論文の概要: Strain-induced modification of spin-optical dynamics in silicon vacancy centers for integrated quantum technologies

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.16194v1
• Date: Fri, 17 Apr 2026 16:02:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-20 22:00:19.989785
• Title: Strain-induced modification of spin-optical dynamics in silicon vacancy centers for integrated quantum technologies
• Title（参考訳）: 集積量子技術のためのシリコン空孔中心におけるひずみ誘起スピン光学ダイナミクスの修飾
• Authors: Maximilian Hollendonner, Fedor Dzmitryevich Hrunski, Daniel Scheller, Kim Ullerich, Shravan Kumar Parthasarathy, Wolfgang Knolle, Maximilian Schober, Mirjam Neubauer, Durga Bhaktavatsala Rao Dasari, Michel Bockstedte, Roland Nagy,
• Abstract要約: ひずみはエネルギー的に低い準安定状態から基底状態四重項への遷移速度を著しく減少させ、光子放出を減少させる。 我々の研究は、VSiのスピンひずみ力学をより深く理解し、現実的で歪んだ環境におけるこれらの中心の堅牢な展開に重要な洞察を与える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Silicon vacancy (VSi) centers in 4H silicon carbide have emerged as a highly promising platform for semiconductor-based quantum technologies, combining excellent spin and optical properties with an industrial-grade, CMOS-compatible material. As these defects are increasingly integrated into practical quantum devices, they inevitably encounter lattice strain. However, while the impact of strain is well documented for other solid-state defects like NV centers in diamond, its specific influence on key VSi spin dynamics such as initialization fidelity and state lifetimes remain largely unexplored. In this work, we address this critical gap by designing fully optical pulse sequences and incorporating the effective spin-3/2 strain Hamiltonian into our analysis. This combined approach allows us to isolate both axial and transverse strain contributions and systematically characterize their effect on the metastable state transition rates. Specifically, we reveal that strain significantly reduces the transition rates from the energetically lowest metastable state to the ground state quartet, leading to decreased photon emission. Supported by first-principles calculations, our findings provide a deeper understanding of VSi spin-strain dynamics, yielding crucial insights for the robust deployment of these centers in realistic, strain-prone environments.
• Abstract（参考訳）: 炭化ケイ素4Hのシリコン空孔(VSi)センターは、半導体ベースの量子技術のための非常に有望なプラットフォームとして登場し、優れたスピンと光学特性と産業レベルのCMOS互換材料を組み合わせた。 これらの欠陥は実用的な量子デバイスにますます統合されているため、必然的に格子ひずみに遭遇する。 しかしながら、ひずみの影響は、ダイヤモンド中のNV中心のような他の固体欠陥に対して十分に記録されているが、初期化の忠実度や状態寿命といったVSiスピンダイナミクスに特有の影響は、まだ明らかにされていない。 本研究では、完全な光パルス列を設計し、有効なスピン-3/2ひずみハミルトニアンを解析に取り入れることで、この臨界ギャップに対処する。 この組み合わせにより, 軸方向および横方向のひずみの寄与を分離し, 準安定状態遷移速度に対するそれらの影響を系統的に特徴づけることができる。 具体的には、ひずみはエネルギー的に低い準安定状態から基底状態四重項への遷移速度を著しく減少させ、光子放出を減少させることを示した。 第一原理計算によって支援され,本研究はVSiスピンストレインダイナミクスのより深い理解を提供し,これらの中心を現実的で歪みのある環境に堅牢に配置する上で重要な洞察を与える。

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