量子網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性的當(dāng)代挑戰(zhàn)是，開(kāi)發(fā)同時(shí)具有高光子效率和長(zhǎng)壽命量子比特的量子節(jié)點(diǎn)quantum node（小注：這里指的不是量子點(diǎn)quantum dots）。
       近日，英國(guó) 劍橋大學(xué)（University of Cambridge）Ryan A. Parker, Jesús Arjona Martínez，Mete Atatüre等，在Nature Photonics上發(fā)文，提出了一種光纖封裝的納米光子金剛石波導(dǎo)，并具有自旋1/2的117Sn核錫空位中心。
       電子自旋和核自旋之間的相互作用，產(chǎn)生了信號(hào)452(7)MHz超精細(xì)劈裂。這超過(guò)了自然光學(xué)線寬16倍，實(shí)現(xiàn)了98.6(3)% 保真度的直接光學(xué)核自旋初始化和 80.0(1)%保真度的單次讀出。該項(xiàng)設(shè)備的波導(dǎo)到光纖提取效率為57(6)%，實(shí)際檢測(cè)五個(gè)光子事件。光子性能與光學(xué)初始化的核自旋相結(jié)合，還展示了在沒(méi)有外部磁場(chǎng)情況下，具有 11(1)% 對(duì)比度的自旋門控單光子非線性。為此，納米光子界面定位為追求可擴(kuò)展量子網(wǎng)絡(luò)的多功能量子節(jié)點(diǎn)quantum node。

       A diamond nanophotonic interface with an optically accessible deterministic electronuclear spin register. 具有光學(xué)可訪問(wèn)確定性電子核自旋寄存器的金剛石納米光子界面。

圖1:載有電子核自旋寄存器的納米光子量子器件。

圖2:117SnV電子核自旋流形manifold。

圖3:高效的光界面。

圖4:自旋柵控光開(kāi)關(guān)。

文獻(xiàn)鏈接

Parker, R.A., Arjona Martínez, J., Chen, K.C. et al. A diamond nanophotonic interface with an optically accessible deterministic electronuclear spin register. Nat. Photon. (2023). 

https://doi.org/10.1038/s41566-023-01332-8

https://www.nature.com/articles/s41566-023-01332-8

https://www.nature.com/articles/s41566-023-01332-8.pdf

本文譯自Nature。