論文の概要: Room-Temperature Storage of Entanglement in a Silicon Carbide Quantum Node
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.13744v1
- Date: Sat, 12 Sep 2026 06:28:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-16 07:15:05.4919
- Title: Room-Temperature Storage of Entanglement in a Silicon Carbide Quantum Node
- Title（参考訳）: シリコン炭化物量子ノードにおける絡み合いの室温貯蔵
- Abstract要約: 炭化ケイ素(SiC)量子ノードにおける絡み合いの室温貯蔵を実証する。
1つの電子スピンプロセッサと2つの強く結合された29ドルSi原子スピンメモリ量子ビットからなる完全アドレス可能な3量子レジスタを実現する。
強い超微細結合系でSWAPゲートプロトコルを実装することにより、電子核の絡み合いは92.5 pm 2.5%の忠実さで核スピンメモリに転送され、絡み合い寿命を240倍に伸ばす。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.967810959674894
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Robust entanglement at room temperature is a central challenge for solid-state quantum information processing and quantum-enhanced sensing. Here we demonstrate room-temperature storage of entanglement in a silicon carbide (SiC) quantum node by coherently transferring an electron-nuclear entangled state onto long-lived nuclear-spin memory qubits. Using a shallow single color center in 4H-SiC, conventionally denoted PL6, we realize a fully addressable three-qubit register composed of one electron-spin processor and two strongly coupled $^{29}$Si nuclear-spin memory qubits. This platform enables the deterministic generation of high-fidelity entangled states, including a nuclear-spin Bell state with a fidelity of $94 \pm 2\%$ and a three-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ)-type state with a fidelity of $89 \pm 4\%$. By implementing a SWAP-gate protocol in the strong hyperfine-coupling regime, the electron-nuclear entanglement is transferred to the nuclear-spin memory with a fidelity of $92.5 \pm 2.5\%$, extending the entanglement lifetime by a factor of 240. We further confirm the generality of this approach in an additional heterogeneous $^{29}$Si-$^{13}$C nuclear-spin register and, through a statistical survey of 200 single PL6 centers, show that multi-nuclear-spin registers occur naturally with probabilities above 10%. These results position shallow SiC color centers as a powerful platform for entanglement-assisted quantum sensing and scalable room-temperature quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 室温でのロバストな絡み合いは、固体量子情報処理と量子強調センシングにおける中心的な課題である。
ここでは、電子核の絡み合った状態を長寿命の核スピンメモリ量子ビットにコヒーレントに移動させることにより、炭化ケイ素(SiC)量子ノードにおける絡み合いの室温貯蔵を実証する。
従来PL6と表記されていた4H-SiCの浅い単一色中心を用いて、1つの電子スピンプロセッサと2つの強く結合された$^{29}$Si原子スピンメモリ量子ビットからなる完全アドレス可能な3ビットレジスタを実現する。
このプラットフォームは、9,4 \pm 2\%$の核スピンベル状態と、9,9 \pm 4\%$の3ビットグリーンバーガー・ホーネ・ザイリンガー型状態を含む、高忠実な絡み合った状態の決定論的生成を可能にする。
強い超微細結合系でSWAPゲートプロトコルを実装することにより、電子核の絡み合いは92.5 \pm 2.5\%$の忠実度で核スピンメモリに転送され、絡み合い寿命を240倍に延ばす。
我々はさらに、この手法の一般化を、追加の不均一な$^{29}$Si-$^{13}$C核スピンレジスタで確認し、200個のPL6センターの統計調査を通して、多核スピンレジスタは10%以上の確率で自然に発生することを示した。
これらの結果は、浅いSiC色中心を、絡み合い支援量子センシングと拡張性のある室温量子技術のための強力なプラットフォームとして位置づける。
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