Мы в Telegram
Добавить новость

Свыше 15 кубометров мусора собрали с берега реки Пехорка в округе Люберцы

Сбер профинансирует крупный инвестиционный проект в Московской области

Горожан пригласили на фэнтези-фолк-фестиваль «Земля легенд» в ландшафтный парк «Митино»

Минтранс Подмосковья напомнили водителям о правилах переезда железной дороги





Новости сегодня

Новости от TheMoneytizer

Lead-Vacancy Centers in Diamond as Building Blocks for Large-Scale Quantum Networks

Lead-Vacancy Centers in Diamond as Building Blocks for Large-Scale Quantum Networks

A lead-vacancy (PbV) center in diamond has been developed as a quantum emitter for large-scale quantum networks by researchers from Tokyo Tech. This innovative color center exhibits a sharp zero-phonon-line and emits photons with specific frequencies. The PbV color center stands out among other diamond color centers due to its ability to maintain optical properties at relatively high temperatures of 16 K. This makes it well-suited for transferring quantum information in large-scale quantum networks.

Lead-Vacancy Centers in Diamond as Building Blocks for Large-Scale Quantum Networks

Much like how electric circuits use components to control electronic signals, quantum networks rely on special components and nodes to transfer quantum information between different points, forming the foundation for building quantum systems. In the case of quantum networks, color centers in diamond, which are defects intentionally added to a diamond crystal, are crucial for generating and maintaining stable quantum states over long distances.

When stimulated by external light, these color centers in diamond emit photons carrying information about their internal electronic states, especially the spin states. The interaction between the emitted photons and the spin states of the color centers enables quantum information to be transferred between different nodes in quantum networks.

A well-known example of color centers in diamond is the nitrogen-vacancy (NV) center, where a nitrogen atom is added adjacent to missing carbon atoms in the diamond lattice. However, the photons emitted from NV color centers do not have well-defined frequencies and are affected by interactions with the surrounding environment, making it challenging to maintain a stable quantum system.

To address this, an international group of researchers, including Associate Professor Takayuki Iwasaki from Tokyo Institute of Technology, has developed a single negatively charged lead-vacancy (PbV) center in diamond, where a lead atom is inserted between neighboring vacancies in a diamond crystal. In the study published in the journal Physical Review Letters on February 15, 2024, the researchers reveal that the PbV center emits photons of specific frequencies that are not influenced by the crystal's vibrational energy. These characteristics make the photons dependable carriers of quantum information for large-scale quantum networks.

For stable and coherent quantum states, the emitted photon must be transform-limited, which means that it should have the minimum possible spread in its frequency. Additionally, it should have emission into zero-phonon-line (ZPL), meaning that the energy associated with the emission of photons is only used to change the electronic configuration of the quantum system, and not exchanged with the vibrational lattice modes (phonons) in the crystal lattice.

To fabricate the PbV center, the researchers introduced lead ions beneath the diamond surface through ion implantation. An annealing process was then carried out to repair any damage caused by the lead ion implantation. The resulting PbV center exhibits a spin 1/2 system, with four distinct energy states with the ground and the excited state split into two energy levels. On photoexciting the PbV center, electron transitions between the energy levels produced four distinct ZPLs, classified by the researchers as A, B, C, and D based on the decreasing energy of the associated transitions. Among these, the C transition was found to have a transform-limited linewidth of 36 MHz.

"We investigated the optical properties of single PbV centers under resonant excitation and demonstrated that the C-transition, one of the ZPLs, reaches the nearly transform-limit at 6.2 K without prominent phonon-induced relaxation and spectral diffusion," says Dr. Iwasaki.

The PbV center stands out by being able to maintain its linewidth at approximately 1.2 times the transform-limit at temperatures as high as 16 K. This is important to achieve around 80% visibility in two-photon interference. In contrast, color centers like SiV, GeV, and SnV need to be cooled to much lower temperatures (4 K to 6 K) for similar conditions. By generating well-defined photons at relatively high temperatures compared to other color centers, the PbV center can function as an efficient quantum light-matter interface, which enables quantum information to be carried long distances by photons via optical fibers.

"These results can pave the way for the PbV center to become a building block to construct large-scale quantum networks," concludes Dr. Iwasaki.

Reference

Authors :
Peng Wang1, Lev Kazak2, Katharina Senkalla2, Petr Siyushev2,3,4, Ryotaro Abe1, Takashi Taniguchi5, Shinobu Onoda6, Hiromitsu Kato7, Toshiharu Makino7, Mutsuko Hatano1, Fedor Jelezko2, and Takayuki Iwasaki1*
Title :
Transform-Limited Photon Emission From a Lead-Vacancy Center in Diamond Above 10 K
Journal :
Physical Review Letters
DOI :
Affiliations :
1Department of Electrical and Electronic Engineering, School of Engineering, Tokyo Institute of Technology, Japan
2Institute for Quantum Optics, Ulm University, Germany
33rd Institute of Physics, University of Stuttgart, Germany
4Institute for Materials Research (IMO), Hasselt University, Belgium
5Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science, Japan
6Takasaki Advanced Radiation Research Institute, National Institutes for Quantum Science and Technology, Japan
7Advanced Power Electronics Research Center, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Japan

* Corresponding author's email: iwasaki.t.aj@m.titech.ac.jp

School of Engineering

School of Engineering
—Creating New Industries and Advancing Civilization—

Information on School of Engineering inaugurated in April 2016

School of Engineering

Schools, Departments, and Institute for Liberal Artsouter

Further Information

Associate Professor Takayuki Iwasaki

School of Engineering, Tokyo Institute of Technology

Email iwasaki.t.aj@m.titech.ac.jp

Contact

Public Relations Division, Tokyo Institute of Technology

Email media@jim.titech.ac.jp
Tel +81-3-5734-2975

Читайте на 123ru.net


Новости 24/7 DirectAdvert - доход для вашего сайта



Частные объявления в Вашем городе, в Вашем регионе и в России



Smi24.net — ежеминутные новости с ежедневным архивом. Только у нас — все главные новости дня без политической цензуры. "123 Новости" — абсолютно все точки зрения, трезвая аналитика, цивилизованные споры и обсуждения без взаимных обвинений и оскорблений. Помните, что не у всех точка зрения совпадает с Вашей. Уважайте мнение других, даже если Вы отстаиваете свой взгляд и свою позицию. Smi24.net — облегчённая версия старейшего обозревателя новостей 123ru.net. Мы не навязываем Вам своё видение, мы даём Вам срез событий дня без цензуры и без купюр. Новости, какие они есть —онлайн с поминутным архивом по всем городам и регионам России, Украины, Белоруссии и Абхазии. Smi24.net — живые новости в живом эфире! Быстрый поиск от Smi24.net — это не только возможность первым узнать, но и преимущество сообщить срочные новости мгновенно на любом языке мира и быть услышанным тут же. В любую минуту Вы можете добавить свою новость - здесь.




Новости от наших партнёров в Вашем городе

Ria.city

Правительство Москвы подписало несколько ...

Слащева: В России могут снять отечественный ответ на «Барби» Греты Гервиг

Для чего Россия и Иран задумали создать газовый хаб. В чем выгода Москвы инвестировать в конкурента

Аренда жилья резко подорожала в 12 городах-миллионниках

Музыкальные новости

Новости и Культура, Дети и Россия: Театр Ульгэр выступил в Этнографическом музее народов Забайкалья в Улан-Удэ

ГЕРОИЧЕСКОЕ УЧАСТИЕ АРМЯН В СВО. ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ

Путин назвал приезд президента Зимбабве знаком интереса Африки к России

США и Европа "подготавливают" Россию и Ближний Восток для переселений?!

Новости России

«Врачи спасли жизни»: в Минздраве рассказали о состоянии пострадавших при теракте в «Крокусе»

Правительство Москвы подписало несколько ...

Аренда жилья резко подорожала в 12 городах-миллионниках

Для чего Россия и Иран задумали создать газовый хаб. В чем выгода Москвы инвестировать в конкурента

Экология в России и мире

Скидки на звуковые щетки и зубную пасту для детей от компании "Ревилайн" до 6 июня 2024 года

Befree запускает сайт для поиска талантов

CЛД «Печора» филиала «Северный» ООО «ЛокоТех-Сервис» получило сертификацию для технического обслуживания локомотивов серии 2ТЭ25КМ в объёме ТО-2.

Бурятский Театр кукол Ульгэр в Улан-Улан-Удэ показал в Этнографическом музее народов Забайкалья перед детьми и родителями в семейный праздник сказку Колобок - Новости и Культура, Дети и Россия

Спорт в России и мире

Андреевой предрекли борьбу за топ-10 рейтинга WTA в текущем сезоне

Зверев и Рууд не пожали друг другу руки после полуфинала «Ролан Гаррос» – из-за проблем с желудком у норвежца

«Он никогда не снимается с турниров». Циципас прокомментировал травму Джоковича

Экс-теннисист Ольховский: российские теннисисты выступили ниже ожиданий

Moscow.media

За один день работники Уссурийского ЛРЗ и их дети выполнили сменно-суточное задание по ремонту 129 паровозиков

Такси в 7 раз чаще попадает в ДТП, чем обычные автомобилисты — изучаем аварийность на дорогах

На Орловщине 8-летний мальчик опрокинулся на электросамокате

Игровое кресло Bloody GC-670 настроено на победу











Топ новостей на этот час

Rss.plus






Праздники 8 июня, отмечаемые в разных уголках мира

Туман задержал прибытие утренних авиарейсов в Томск в субботу

Президент Боливии и «Роснефть» обсудили поставки жидких углеводородов из РФ

Дело против киргиза замяли: потакание среднеазиатам есть унижение России