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类金刚石微腔中锡空位中心的高协同耦合与自旋分辨消光

量子物理 2026-08-05 v1
作者: Kerim Köster , András Laukó , Federico Rapisarda , Philipp Graßhoff , Vladislav Bushmakin , Jens Fuhrmann , Ou Wang , Dominic Reinhardt , Doğuşcan Ahiboz , Peter Knittel , Thomas Hümmer , Wolfgang Wernsdorfer , Jörg Wrachtrup , Fedor Jelezko , Tommaso Pregnolato , Tim Schröder , Jan Meijer , Cyril Popov , David Hunger
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摘要

金刚石中的锡空位 (SnV) 中心是量子网络中有前景的自旋-光子界面，它结合了有利的光学性质和在 1K 以上的自旋相干性。要充分发挥其潜力，需要腔增强来提高光子-发射体耦合效率。在此，我们展示了在完全可调谐的 Fabry-Pérot 微腔中，SnV 中心的腔增强光-物质耦合，该微腔可在低至 1K 的温度下工作，并具有原位磁场控制。通过集成低粗糙度金刚石薄膜，我们进入了混合腔模的类金刚石区域，在该区域中，场集中在金刚石内部，Purcell 增强达到最大。与空气类模式相比，类金刚石模式的有效 Purcell 因子提高了两倍以上，达到 C0=4.1(1)C_0 = 4.1(1)，而空气类模式为 C0=1.85(5)C_0 = 1.85(5)，同时放宽了机械稳定性要求。共振探测揭示了具有 96% 消光对比度和 C=4.0(14)C = 4.0(14) 的相干协同性的腔-发射体耦合。通过施加磁场，我们进一步实现了自旋分辨的腔消光，观察到对比度为 Cspin=0.91{\cal C}_{\rm spin} = 0.91 的自旋选择性光学跃迁。这些结果确立了与开放 Fabry-Pérot 微腔耦合的金刚石 SnV 中心作为高效自旋-光子界面的有前景平台。

关键词

锡空位中心 腔量子电动力学 自旋-光子界面 Purcell 增强 Fabry-Pérot 微腔 金刚石

引用

@article{arxiv.2608.04797,
  title  = {High-cooperativity coupling and spin-resolved extinction of tin-vacancy centers in a diamond-like microcavity},
  author = {Kerim Köster and András Laukó and Federico Rapisarda and Philipp Graßhoff and Vladislav Bushmakin and Jens Fuhrmann and Ou Wang and Dominic Reinhardt and Doğuşcan Ahiboz and Peter Knittel and Thomas Hümmer and Wolfgang Wernsdorfer and Jörg Wrachtrup and Fedor Jelezko and Tommaso Pregnolato and Tim Schröder and Jan Meijer and Cyril Popov and David Hunger},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2608.04797},
  year   = {2026}
}