論文の概要: Optically Resolved Excited State Hyperfine Structure of a Silicon Colour Centre in the Telecom Bands
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.28943v1
- Date: Fri, 31 Jul 2026 01:54:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-03 16:35:22.213218
- Title: Optically Resolved Excited State Hyperfine Structure of a Silicon Colour Centre in the Telecom Bands
- Title（参考訳）: テレコムバンドにおけるシリコン色中心の光分解励起超微細構造
- Abstract要約: シリコン中の核スピンビットは、非常にコヒーレントな量子メモリを提供する。
光インタフェーススピンは、量子ネットワークと分散量子コンピューティングの両方のための有望なプラットフォームである。
励起状態の寿命を測定し、その狭い放出線幅の結果として、長寿命三重項状態の微細構造と超微細構造を観察する。
- 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: Nuclear spin qubits in silicon offer exceptionally coherent quantum memory, and optically-interfaced spins are a promising platform for both quantum networking and distributed quantum computing. It has been proposed that emitters with diamagnetic ground states may permit an optical interface to nuclear spin memories via metastable, hyperfine-coupled excited states while suppressing key sources of decoherence. Until now, direct optical observation of suitable transitions in silicon colour centres has remained elusive. Here we characterize the singly-ionized interstitial aluminum donor (Al$_\mathrm{i}^+$) in isotopically purified $^{28}$Si and find several novel features of this little-studied defect. We measure bright emission and strong optical transitions and, in contrast to previous studies of this centre, attribute its emission to an exchange-split spin triplet and singlet level of the lowest-energy 1s:T$_2$ excited state. We measure the excited-state lifetimes and, as a consequence of its narrow emission linewidth, observe the fine and hyperfine structure of the long-lived triplet state. This constitutes the first measurement of an optically-resolved hyperfine structure in the excited state of a telecommunications-band silicon colour centre.
- Abstract（参考訳）: シリコンの核スピン量子ビットは例外的にコヒーレントな量子メモリを提供し、光インタフェースのスピンは量子ネットワークと分散量子コンピューティングの両方にとって有望なプラットフォームである。
反磁性基底状態を持つエミッタは、核スピンメモリへの光インターフェースを準安定な超微細結合励起状態を通じて許容し、デコヒーレンスの鍵源を抑えることが提案されている。
これまで、シリコン色中心における適切な遷移の直接光学的観察は、いまだに解明されていない。
ここでは、等方的に精製された$^{28}$Siの単独イオン化アルミニウムドナー(Al$_\mathrm{i}^+$)を特徴付ける。
我々は、明るい発光と強い光遷移を測定し、この中心の以前の研究とは対照的に、その放出は交換分割されたスピン三重項と最低エネルギーの1s:T$_2$励起状態のシングルトレベルに起因している。
励起状態の寿命を測定し、その狭い放出線幅の結果として、長寿命三重項状態の微細構造と超微細構造を観察する。
これは、電気通信バンドシリコン色中心の励起状態における光学分解超微細構造の最初の測定である。
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