論文の概要: A transition-metal qubit in diamond with all-optical control and millisecond quantum memory
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.02258v1
- Date: Thu, 02 Jul 2026 14:46:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-03 19:45:08.87544
- Title: A transition-metal qubit in diamond with all-optical control and millisecond quantum memory
- Title（参考訳）: 全光制御とミリ秒量子メモリを持つダイヤモンドの遷移金属量子ビット
- Authors: I. M. Morris, T. Alberth, L. Crooks, T. Lühmann, D. J. Twitchen, S. Pezzagna, J. Meijer, S. S. Nicley, J. N. Becker,
- Abstract要約: 量子ネットワークは、効率的な光アクセス、コヒーレント制御、長寿命量子メモリを組み合わせた量子ビットを必要とする。
ダイヤモンド色中心は主要な候補であるが、広く研究されている欠陥はこれらの能力のトレードオフを維持している。
ダイヤモンドの遷移金属欠陥は、スピン軌道で保護された基底状態のコヒーレンス、全光制御、近赤外放射を組み合わせることで、これらのプラットフォームを越えて明確な経路を提供することを示す。
- 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: Quantum networks require qubits that combine efficient optical access, coherent control, and long-lived quantum memory, but realizing all three in one scalable platform remains a central bottleneck. Diamond color centers are leading candidates, yet widely studied defects retain tradeoffs among these capabilities. Here, we show that transition-metal defects in diamond provide a distinct route beyond these platforms by combining spin-orbit protected ground-state coherence, all-optical control, and near-infrared emission. Using a single nickel-vacancy (NiV$^-$), we demonstrate an all-optically controlled diamond spin qubit with coherence exceeding one millisecond at 1.65 K, compatible with compact closed-cycle cryogenics. We implement Raman Rabi oscillations and Ramsey interferometry and use all-optical dynamical decoupling to extend coherence from $T_2^*$ = 371 ns to $T_2^{CPMG-4}$ = 1.27 ms, establishing NiV$^-$ as a deployable diamond spin-photon interface.
- Abstract（参考訳）: 量子ネットワークは、効率的な光アクセス、コヒーレント制御、長期間の量子メモリを組み合わせた量子ビットを必要とするが、1つのスケーラブルなプラットフォームで3つすべてを実現することは、依然として中心的なボトルネックである。
ダイヤモンド色中心は主要な候補であるが、広く研究されている欠陥はこれらの能力のトレードオフを維持している。
ここでは, ダイヤモンドの遷移金属欠陥が, スピン軌道保護された基底状態コヒーレンス, 全光制御, 近赤外放射を組み合わせることで, これらのプラットフォームを越える明確な経路を提供することを示す。
単一ニッケル空孔(NiV$^-$)を用いて、コヒーレンスが1.65Kで1ミリ秒を超える全光制御されたダイヤモンドスピン量子ビットを、コンパクトな閉サイクル冷凍機と互換性があることを実証する。
我々はラマン・ラビ振動とラムゼー干渉計を実装し、全光力学的疎結合を用いてコヒーレンスを$T_2^*$ = 371 nsから$T_2^{CPMG-4}$ = 1.27 msに拡張し、NiV$^-$を展開可能なダイヤモンドスピン光子界面として確立した。
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