金刚石中自旋-1/2量子寄存器的高保真单次读出与选择性核自旋控制
量子物理
2025-11-04 v2
摘要
量子网络提供了一种通过将多个节点链接到可扩展架构中来克服单量子器件尺寸和复杂性限制的方法。金刚石中的第IV族色心与长寿命核自旋配对，已成为有前景的构建模块，展示了盲量子计算和量子增强传感等概念验证实验。然而，实现大规模电-核寄存器仍是一个重大挑战。在这里，我们确立了锗空位（GeV）中心作为此类网络节点的可行平台。通过相关光谱学，我们在复杂的自旋环境中识别出单个核自旋，克服了色心自旋-1/2本质带来的限制，从而实现了对这些核自旋的间接控制。我们还展示了GeV中心（95.8%）和邻近的13C核自旋（93.7%）的高保真单次读出，这是前馈纠错的关键工具。这些关键进展使GeV中心成为下一代量子网络节点的有力候选。
引用
@article{arxiv.2510.09164,
title = {High-Fidelity Single-Shot Readout and Selective Nuclear Spin Control for a Spin-1/2 Quantum Register in Diamond},
author = {Prithvi Gundlapalli and Philipp J. Vetter and Genko Genov and Michael Olney-Fraser and Peng Wang and Matthias M. Müller and Katharina Senkalla and Fedor Jelezko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.09164},
year = {2025}
}