مقاله کنترل مایکروویو کیوبیت اسپین خالی قلع در الماس با یک موجبر ابررسانا

چکیده

Group-IV color centers in diamond are promising candidates for quantum networks due to their dominant zero-phonon line and symmetry-protected optical transitions that connect to coherent spin levels. The negatively charged tin-vacancy (SnV) center possesses long electron spin lifetimes due to its large spin-orbit splitting. However, the magnetic dipole transitions required for microwave spin control are suppressed, and strain is necessary to enable these transitions. Recent work has shown spin control of strained emitters using microwave lines that suffer from Ohmic losses, restricting coherence through heating. We utilize a superconducting coplanar waveguide to measure SnV centers subjected to strain, observing substantial improvement. A detailed analysis of the SnV center electron spin Hamiltonian based on the angle-dependent splitting of the ground and excited states is performed. We demonstrate coherent spin manipulation and obtain a Hahn echo coherence time of up to $T_2 = 430\,μ$s. With dynamical decoupling, we can prolong coherence to $T_2 = 10\,$ms, about six-fold improved compared to earlier works. We also observe a nearby coupling $^{13}\mathrm{C}$ spin which may serve as a quantum memory. This substantiates the potential of SnV centers in diamond and demonstrates the benefit of superconducting microwave structures.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

مراکز رنگی Group-IV در الماس به دلیل خط غالب صفر Phonon و انتقال نوری محافظت شده از تقارن که به سطح چرخش منسجم متصل می شوند ، کاندیداهای نوید بخش برای شبکه های کوانتومی هستند.مرکز قلع قلع (SNV) با شارژ منفی دارای طول عمر چرخش الکترونی طولانی به دلیل تقسیم بزرگ مدار اسپین است.با این حال ، انتقال دو قطبی مغناطیسی مورد نیاز برای کنترل چرخش مایکروویو سرکوب می شود و برای فعال کردن این انتقال ها ، فشار لازم است.کار اخیر نشان داده شده است که با استفاده از خطوط مایکروویو که از تلفات اهمی رنج می برند ، کنترل چرخش انتشار دهنده های پیچیده را نشان می دهد و انسجام را از طریق گرمایش محدود می کند.ما برای اندازه گیری مراکز SNV در معرض فشار ، از یک موجبر ابررسانا استفاده می کنیم و شاهد پیشرفت قابل توجهی هستیم.تجزیه و تحلیل مفصلی از اسپین الکترونی مرکز SNV بر اساس تقسیم وابسته به زاویه زمین و حالتهای هیجان زده انجام می شود.ما دستکاری چرخش منسجم را نشان می دهیم و زمان انسجام هان اکو را تا $ t_2 = 430 \ ، μ $ s بدست می آوریم.با جداسازی پویا ، می توانیم انسجام را به $ t_2 = 10 \ ، $ ms ، در حدود شش برابر در مقایسه با کارهای قبلی بهبود بخشیم.ما همچنین یک اتصال در نزدیکی $^{13} \ Mathrm {C} $ را مشاهده می کنیم که ممکن است به عنوان یک حافظه کوانتومی باشد.این پتانسیل مراکز SNV را در الماس اثبات می کند و فواید ساختارهای مایکروویو ابررسانا را نشان می دهد.