量子網絡可擴展性的當代挑戰是，開發同時具有高光子效率和長壽命量子比特的量子節點quantum node（小注：這里指的不是量子點quantum dots）。
       近日，英國 劍橋大學（University of Cambridge）Ryan A. Parker, Jesús Arjona Martínez，Mete Atatüre等，在Nature Photonics上發文，提出了一種光纖封裝的納米光子金剛石波導，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，產生了信號452(7)MHz超精細劈裂。這超過了自然光學線寬16倍，實現了98.6(3)% 保真度的直接光學核自旋初始化和 80.0(1)%保真度的單次讀出。該項設備的波導到光纖提取效率為57(6)%，實際檢測五個光子事件。光子性能與光學初始化的核自旋相結合，還展示了在沒有外部磁場情況下，具有 11(1)% 對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展量子網絡的多功能量子節點quantum node。

       A diamond nanophotonic interface with an optically accessible deterministic electronuclear spin register. 具有光學可訪問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:自旋柵控光開關。

文獻鏈接

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。