金刚石氮空位中心实时电荷初始化以增强自旋读出
量子物理
2021-12-13 v1
摘要
量子比特性能的一个常见障碍是不完美的态初始化。对于金刚石氮空位（NV）中心，初始化保真度受光泵浦过程中缺陷电荷态涨落的限制。在此，我们利用实时控制确定性地在室温下初始化 NV 中心的电荷态。我们展示了 99.40.1% 的最大电荷初始化保真度，并给出了初始化过程的定量模型，该模型允许对自旋读出信噪比进行系统级优化。即使计入与初始化序列相关的开销，将电荷初始化保真度从 75% 的稳态值提升至接近 1，也能在保持相同信噪比的同时使实验速度加快一倍。结合基于自旋-电荷转换的高保真度读出，实时初始化相比传统方法实现了 20 倍的速度提升，使我们单个 NV 中心自旋的交流磁灵敏度达到 1.3 nT/Hz。该实时控制方法立即有益于 NV 中心的量子传感应用以及探测电荷依赖物理，并将促进多量子比特系统量子反馈控制的协议。
引用
@article{arxiv.1907.08741,
title = {Real-Time Charge Initialization of Diamond Nitrogen-Vacancy Centers for Enhanced Spin Readout},
author = {David A. Hopper and Joseph D. Lauigan and Tzu-Yung Huang and Lee C. Bassett},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.08741},
year = {2021}
}
备注
21 pages including supplementary information