論文の概要: Telecom-band quantum memory with chlorine defects in silicon carbide
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.03717v1
- Date: Tue, 05 May 2026 13:05:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-06 19:35:43.940326
- Title: Telecom-band quantum memory with chlorine defects in silicon carbide
- Title（参考訳）: 炭化ケイ素中の塩素欠損を有するテレコムバンド量子メモリ
- Authors: A. N. Anisimov, K. Mavridou, A. V. Mathews, M. Helm, G. V. Astakhov,
- Abstract要約: 通信帯域量子メモリのプラットフォームとしての4H-SiCの塩素系欠陥について報告する。
時間分解フォトルミネッセンス測定では、ナノ秒以下の領域で短い励起状態の寿命が示される。
これらの欠陥は室温でもスピンアクティブであり、サブGHz帯で光学的に検出された磁気共鳴(ODMR)を示す。
- 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: Realization of quantum memory with a photonic interface in the telecommunication bands in a wafer-scalable platform is a central requirement for long-distance quantum networks. Silicon carbide (SiC) provides a technologically mature host for integrated quantum photonics, yet only a limited number of defects combine spin functionality with telecom emission. Here we report on chlorine-based defects in 4H-SiC as a platform for telecom-band quantum memory. The emission of these defects spans the entire telecommunication range with zero-phonon lines in the O- and C-bands and a Debye-Waller factor of up to $39 \, \%$. Time-resolved photoluminescence measurements reveal a short excited-state lifetime in the sub-nanosecond range. We demonstrate that these defects are spin-active even at room temperature, exhibiting optically detected magnetic resonances (ODMR) in the sub-GHz frequency range. Using ODMR spectroscopy and Ramsey interferometry, we resolve the hyperfine structure arising from the interaction with $^{35}\mathrm{Cl}$ nuclear spins. The ODMR spectra exhibit complex behaviour in an external magnetic field due to mixing of electron-nuclear spin states, which is well reproduced by our simulations. The spin relaxation and coherence times are in the sub-microsecond range, limited by rapid quenching of the ODMR contrast and attributed to charge-state metastability. The combination of telecom-band emission, coherent spin control and compatibility with wafer-scale fabrication positions Cl-related defects in SiC as a promising platform for chip-scale quantum memories with spin-photon interfaces operating in the fiber-optic telecommunication windows.
- Abstract（参考訳）: ウエハスケーラブルプラットフォームにおける通信帯域におけるフォトニックインタフェースによる量子メモリの実現は、長距離量子ネットワークにおける中心的な要件である。
ケイ素炭化ケイ素(SiC)は、集積量子フォトニクスのための技術的に成熟したホストを提供するが、スピン機能とテレコムエミッションを組み合わせた欠陥は限られた数しかない。
本稿では,通信帯域量子メモリのプラットフォームとしての4H-SiCの塩素系欠陥について報告する。
これらの欠陥の放出は、OバンドとCバンドのゼロフォノン線と、Debye-Waller因子が最大39 \, \%$の電気通信範囲全体に及んでいる。
時間分解フォトルミネッセンス測定では、ナノ秒以下の領域で短い励起状態の寿命が示される。
これらの欠陥は室温でもスピンアクティブであり、サブGHz帯で光学的に検出された磁気共鳴(ODMR)を示す。
ODMR分光法とラムゼー干渉法を用いて、$^{35}\mathrm{Cl}$核スピンとの相互作用から生じる超微細構造を解く。
ODMRスペクトルは、電子核スピン状態の混合による外部磁場の複雑な挙動を示す。
スピン緩和とコヒーレンス時間はサブミクロ秒範囲にあり、ODMRコントラストの急激な焼成によって制限され、電荷-状態転移性に起因する。
光ファイバ通信窓で動作するスピン光子インタフェースを備えたチップスケール量子メモリにおいて, 通信帯域の発光, コヒーレントスピン制御, およびウエハスケール加工位置 Cl 関連欠陥との整合性の組み合わせが期待できる。
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