片上混合量子系统中自旋-光子界面的纳米机电控制
量子物理
2023-08-15 v1
摘要
纳米结构金刚石中的类原子缺陷或色心（CC）是光链接量子技术的领先平台，近期进展包括存储增强量子通信、多节点量子网络以及自旋介导的光子簇态生成。迈向实际有用应用需要同时满足以下标准的架构：C1 自旋量子比特的逐个光学寻址；C2 CC 自旋依赖光学跃迁的频率调谐；C3 CC 基态中的相干自旋控制；C4 主动光子路由；C5 可扩展制造能力；以及 C6 低温操作的低片上功耗。然而，迄今为止尚未有满足 C1-C6 的架构被演示。在此，我们引入一种混合量子片上系统（HQ-SoC）架构，同时实现 C1-C6。该进展的关键在于实现压电应变对金刚石波导耦合锡空位中心的调控以满足 C2 和 C3，并具有 C6 所需的超低功耗。我们器件的直流响应允许发射体跃迁调谐超过 20 GHz，而大频率范围（超过 2 GHz）支持低功耗交流控制。我们展示了对集成锡空位自旋的声学操控，并估计在分辨边带 regime 中单声子耦合率超过 1 kHz。结合具有可忽略静态保持功耗的高速光学路由，该 HQ-SoC 平台为可扩展的单量子比特控制及光介导纠缠门开辟了道路。
引用
@article{arxiv.2308.07161,
title = {Nanoelectromechanical control of spin-photon interfaces in a hybrid quantum system on chip},
author = {Genevieve Clark and Hamza Raniwala and Matthew Koppa and Kevin Chen and Andrew Leenheer and Matthew Zimmermann and Mark Dong and Linsen Li and Y. Henry Wen and Daniel Dominguez and Matthew Trusheim and Gerald Gilbert and Matt Eichenfield and Dirk Englund},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.07161},
year = {2023}
}