同位体で設計されたシリコン炭化物における単一の核スピンの絡み合いと制御

固体状態の核スピンは、脱ーの原因であり、スピンキュービットの貴重なリソースでもあります。この作業では、炭化シリコン（SIC）で孤立した29SI核スピンの制御を実証し、光学的に活性な発散スピンと強く結合した核登録の間に絡み合った状態を作り出します。次に、SICの同位体エンジニアリングが、単一の弱い結合核スピンの制御を解き放ち、使用可能な核記憶の数を最大化する最適な同位体画分を予測するAB initioメソッドを提示する方法を示します。高忠実度の電子スピン制御（F = 99.984（1）％）を報告することでこれらの結果を強化し、拡張コヒーレンス時間（Hahn-Echo T2 = 2.3 ms、動的デカップリングT2DD> 14.5 ms）、および40倍以上の増加により、これらの結果を強化します。Ramsey Spinでは、同位体浄化からの退位時間（T2*）。全体として、この作業は、固体システムで核環境を制御することの重要性を強調し、単一光子エミッターを工業的にスケーラブルな材料の核登録剤と結び付けます。

Nuclear spins in the solid state are both a cause of decoherence and a valuable resource for spin qubits. In this work, we demonstrate control of isolated 29Si nuclear spins in silicon carbide (SiC) to create an entangled state between an optically active divacancy spin and a strongly coupled nuclear register. We then show how isotopic engineering of SiC unlocks control of single weakly coupled nuclear spins and present an ab initio method to predict the optimal isotopic fraction that maximizes the number of usable nuclear memories. We bolster these results by reporting high-fidelity electron spin control (F = 99.984(1)%), alongside extended coherence times (Hahn-echo T2 = 2.3 ms, dynamical decoupling T2DD > 14.5 ms), and a >40-fold increase in Ramsey spin dephasing time (T2*) from isotopic purification. Overall, this work underlines the importance of controlling the nuclear environment in solid-state systems and links single photon emitters with nuclear registers in an industrially scalable material.