論文の概要: Photoelectrical readout and Ramsey interferometry of single shallowly implanted NV centers in diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.15869v1
• Date: Fri, 17 Jul 2026 11:32:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-20 17:56:52.837761
• Title: Photoelectrical readout and Ramsey interferometry of single shallowly implanted NV centers in diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中の1つの浅いNV中心の光電気的読み出しとラムゼイ干渉計
• Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心の電子スピン状態の光電気的読み出しが注目されている。 ダイヤモンド過剰成長により埋没した浅い(sim nm)NV中心の電子スピンの光電気的読み出しとコヒーレント制御を実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7829352305480285
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Photoelectrical readout of the electronic spin state of the nitrogen-vacancy (NV) center in diamond is attracting significant interest due to the numerous advantages it possesses compared with conventional fluorescence readout. The higher charge carrier rate compared to the photon rate and the integration of the detection scheme on a chip can significantly advance quantum sensing and computing with color centers in diamond. Until now, photoelectric readout has been performed on ensembles of NV centers or single NV centers deep in ultrapure diamond substrates. However, many applications require the artificial creation and precise placement of shallow NV centers, and photoelectric detection of such centers has been challenging. Here we demonstrate photoelectrical readout and coherent control of the electronic spin of implanted shallow ($\sim$10 nm) NV centers buried by diamond overgrowth. The photoelectrically measured Ramsey $T_2^*$ agrees with conventional fluorescence readout and shows no measurable dependence on the readout photocurrent, for both shallow implanted and deep ingrown NV centers. We further find that overgrowth improves photoelectric readout by suppressing the background photocurrent. These results establish photoelectric readout as a viable route to chip-integrated, electrically detected nanoscale sensing and to spin registers based on engineered shallow NV centers.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心の電子スピン状態の光電気的読み出しは、従来の蛍光の読み出しに比べて多くの利点があるため、大きな関心を集めている。 光子レートよりも高い電荷キャリア率とチップへの検出スキームの統合により、ダイヤモンドの色中心による量子センシングと計算が大幅に向上する。 これまでは、NV中心のアンサンブルや、超純ダイヤモンド基板の奥深くにある単一のNV中心で光電気的読み出しが行われてきた。 しかし、多くのアプリケーションは浅いNV中心の人工的な生成と正確な配置を必要としており、そのような中心の光電検出は困難である。 ここでは、ダイヤモンドオーバーグロースに埋もれた浅い(10 nm)NV中心の電子スピンの光電気的読み出しとコヒーレント制御を実証する。 光電測定のRamsey $T_2^*$は、従来の蛍光の読み出しと一致し、浅い植込みNV中心と深い成長NV中心の両方において、読み出し光電流に測定可能な依存は示さない。 さらに、成長が背景光電流を抑制することにより、光電読み出しを改善することが判明した。 これらの結果から, チップ集積型, 電気的検出によるナノスケールセンシングや, 工学的な浅いNV中心に基づくスピンレジスタへの有効経路として, 光電読出しが確立された。

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