論文の概要: Highly indistinguishable photons from a tin-vacancy spin qubit in diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.22439v1
• Date: Fri, 24 Jul 2026 16:00:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-27 20:58:57.174575
• Title: Highly indistinguishable photons from a tin-vacancy spin qubit in diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中のスズ空孔スピン量子ビットからの高識別性光子
• Abstract要約: 量子ネットワークはセキュアな通信、分散センシング、モジュール型量子コンピューティングを約束する。 重要な要件は、単一光子の識別不可能性であり、フォトニック操作の忠実性に直接影響を及ぼす。 ここでは、ダイヤモンドのコヒーレントに励起されたスズ空孔中心から、非常に区別がつかない単一光子を生成することを実証する。
• 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: Quantum networks promise secure communication, distributed sensing and modular quantum computing by interconnecting distant quantum nodes through photonic links. Extending such networks beyond metropolitan distances requires quantum repeaters to overcome the exponential attenuation of photons in optical fiber. Across all architectures, a key requirement is the indistinguishability of single photons, which directly impacts the fidelity of photonic operations based on two-photon interference, such as Bell-state measurements and fusion gates. Here, we demonstrate generation of highly indistinguishable single photons from a coherently excited tin-vacancy center in diamond, achieving raw Hong-Ou-Mandel interference visibilities exceeding 0.95. By separating intrinsic emitter properties from technical imperfections, we show that decoherence plays a negligible role and that the remaining limitations are predominantly technical in nature, arriving at an intrinsic indistinguishability of up to 0.999. We further show that quantum frequency conversion to the telecom C-band preserves the photon indistinguishability. In combination with the long-lived electron and nuclear spin coherence times, these results establish tin-vacancy centers in diamond as a competitive platform for long-distance quantum networks and photonic quantum information processing. We further substantiate this potential through Monte Carlo simulations of a quantum-repeater link, demonstrating that the SnV-center platform surpasses the bound set by direct transmission.
• Abstract（参考訳）: 量子ネットワークは、フォトニックリンクを介して遠くの量子ノードを相互接続することで、セキュアな通信、分散センシング、モジュール量子コンピューティングを実現する。 このようなネットワークを大都市圏を超えて拡張するには、光ファイバーにおける光子の指数減衰を克服する量子リピータが必要である。 すべてのアーキテクチャにおいて、重要な要件は単一光子の識別不可能性であり、ベル状態測定や融合ゲートのような2光子干渉に基づくフォトニック操作の忠実性に直接影響を及ぼす。 そこで本研究では,ダイヤモンドのコヒーレントに励起されたスズ空洞中心から,高度に不明瞭な単一光子を発生させ,香港-ウー-マンデル干渉の可視性を0。 固有エミッタ特性を技術的不完全性から分離することにより, 脱コヒーレンスが無視可能な役割を担い, 残余の制限は本質的に技術的であり, 内在的不明瞭性は0.999まで到達することを示した。 さらに、通信Cバンドへの量子周波数変換は光子の不識別性を保っていることを示す。 これらの結果は、長寿命の電子と核スピンコヒーレンス時間と組み合わせて、長距離量子ネットワークとフォトニック量子情報処理の競合プラットフォームとしてダイヤモンド中のスズ空洞中心を確立する。 さらに、SnV中心のプラットフォームが直接伝送による有界集合を超越していることを示す量子リピータリンクのモンテカルロシミュレーションにより、このポテンシャルを裏付ける。

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