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金刚石波导中的硅空位中心声子网络。

Phonon Networks with Silicon-Vacancy Centers in Diamond Waveguides.

机构信息

Vienna Center for Quantum Science and Technology, Atominstitut, TU Wien, 1040 Vienna, Austria.

Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore, 3 Science Drive 2, Singapore 117543, Singapore.

出版信息

Phys Rev Lett. 2018 May 25;120(21):213603. doi: 10.1103/PhysRevLett.120.213603.

DOI:10.1103/PhysRevLett.120.213603
PMID:29883171
Abstract

We propose and analyze a novel realization of a solid-state quantum network, where separated silicon-vacancy centers are coupled via the phonon modes of a quasi-one-dimensional diamond waveguide. In our approach, quantum states encoded in long-lived electronic spin states can be converted into propagating phonon wave packets and be reabsorbed efficiently by a distant defect center. Our analysis shows that under realistic conditions, this approach enables the implementation of high-fidelity, scalable quantum communication protocols within chip-scale spin-qubit networks. Apart from quantum information processing, this setup constitutes a novel waveguide QED platform, where strong-coupling effects between solid-state defects and individual propagating phonons can be explored at the quantum level.

摘要

我们提出并分析了一种新型固态量子网络的实现方案,其中分离的硅空位中心通过准一维金刚石波导的声子模式耦合。在我们的方法中,编码在长寿命电子自旋态中的量子态可以转换为传播的声子波包,并被远处的缺陷中心有效地重新吸收。我们的分析表明,在实际条件下,这种方法能够在芯片级自旋量子比特网络中实现高保真度、可扩展的量子通信协议。除了量子信息处理,该设置还构成了一个新的波导 QED 平台,可以在量子水平上探索固态缺陷与单个传播声子之间的强耦合效应。

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