Ultrafast optical spin echo in a single quantum dot
Ultrafast optical spin echo in a single quantum dot
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DOI：
10.1038/nphoton.2010.83
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发表时间：
2010-06-01
期刊：
影响因子：
35
通讯作者：
Yamamoto, Yoshihisa
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Press, David;De Greve, Kristiaan;Yamamoto, Yoshihisa
许多提出的光子量子网络依赖于物质量子比特作为存储元件（1，2）。限制在半导体量子点中的单个电子的自旋形成了一个有希望的物质量子比特，可以与光子网络连接（3）。超快的光学自旋控制允许在皮秒时间尺度（4-14）内对自旋执行门操作，比微波或电控制快几个数量级（15，16）。在单个量子点自旋中存储量子信息的一个障碍是由于背景核磁场的缓慢变化而引起的明显的纳秒时间尺度失相（15-17）。在这里，我们使用超快，全光学自旋回波技术，以增加单个量子点电子自旋的退相干时间从纳秒到几微秒。退相干时间与门时间的比率超过10（5），这表明未来光子量子信息处理器（18）和中继器网络（1，2）的强大前景。
Many proposed photonic quantum networks rely on matter qubits to serve as memory elements(1,2). The spin of a single electron confined in a semiconductor quantum dot forms a promising matter qubit that may be interfaced with a photonic network(3). Ultrafast optical spin control allows gate operations to be performed on the spin within a picosecond timescale(4-14), orders of magnitude faster than microwave or electrical control(15,16). One obstacle to storing quantum information in a single quantum dot spin is the apparent nanosecond-timescale dephasing due to slow variations in the background nuclear magnetic field(15-17). Here we use an ultrafast, all-optical spin echo technique to increase the decoherence time of a single quantum dot electron spin from nanoseconds to several microseconds. The ratio of decoherence time to gate time exceeds 10(5), suggesting strong promise for future photonic quantum information processors(18) and repeater networks(1,2).