来自Purcell增强的、耦合到开放微腔的金刚石氮-空位中心的自旋-光子关联
量子物理
2026-01-21 v1
摘要
自旋量子比特与单光子之间的高效接口是量子科学与技术的关键使能系统。我们报道了一个相干控制的金刚石氮-空位中心电子自旋量子比特，该量子比特通过光学方式与开放微腔接口。通过Purcell增强和非对称腔设计，我们实现了共振光子的高效收集，同时片上微波线允许以10 MHz的拉比频率进行自旋量子比特控制。当微腔调谐至与氮-空位中心光学跃迁共振时，我们利用激发态寿命测量确定了Purcell因子为7.3 ± 1.6。在脉冲共振激发下，我们发现每脉冲的相干光子探测概率为0.5%。尽管该结果受限于有限的激发概率，但它已经比先前量子网络演示中使用的固体浸没透镜器件提高了一个数量级。此外，我们利用共振光脉冲来初始化和读出电子自旋。通过将高效接口与自旋量子比特控制相结合，我们生成了两量子比特和三量子比特的自旋-光子态，并测量了光子时间箱量子比特与自旋量子比特之间的宣告式Z基关联。
引用
@article{arxiv.2506.20722,
title = {Spin-Photon Correlations from a Purcell-enhanced Diamond Nitrogen-Vacancy Center Coupled to an Open Microcavity},
author = {Julius Fischer and Yanik Herrmann and Cornelis F. J. Wolfs and Stijn Scheijen and Maximilian Ruf and Ronald Hanson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.20722},
year = {2026}
}
备注
19 pages, 15 figures