腔增强的量子点自旋在3纳秒内的单次读出
量子物理
2023-08-02 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
量子态的快速、高保真单次读出是量子信息技术中的普遍需求，在量子计算、量子纠错以及非定域性的基础检验中起着关键作用。光学活性发射体自旋态的读出可通过驱动自旋守恒的光学跃迁并探测发射的光子来实现。该方法的速度与保真度通常受限于低光子收集率和测量反作用的共同影响。在此，我们展示了半导体量子点自旋态的单次光学读出，实现了仅几纳秒的读出时间。在我们的方案中，门控半导体量子点嵌入于开放式微腔中。微腔产生的珀塞尔增强提高了一种自旋态的光子产生率而不提高另一种，并高效地将光子导入定义良好的探测模式。我们在3纳秒内以(95.20.7)%的保真度实现了电子自旋态的单次读出，并通过重复单次测量观测到量子跃迁。由于我们的读出速度很快，由测量诱导的反作用引起的误差影响极小。我们的工作将自旋读出时间降低到远低于半导体量子点中可实现的自旋弛豫和退相位时间的值，为其用于量子技术开辟了新可能。
引用
@article{arxiv.2210.13870,
title = {Cavity-enhanced single-shot readout of a quantum dot spin within 3 nanoseconds},
author = {Nadia Olympia Antoniadis and Mark Richard Hogg and Willy Frederik Stehl and Alisa Javadi and Natasha Tomm and Rüdiger Schott and Sascha René Valentin and Andreas Dirk Wieck and Arne Ludwig and Richard John Warburton},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.13870},
year = {2023}
}