Scalable quantum logic using engineered spin in diamond
利用金刚石中的工程自旋实现可扩展的量子逻辑
基本信息
- 批准号:172883229
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Units
- 财政年份:2010
- 资助国家:德国
- 起止时间:2009-12-31 至 2013-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Ultimately a quantum information device is likely to be a solid state component. It is the aim of this work package to pave the way towards such a unit based on spins in diamond. Based on existing 2 qubits devices for the project period we aim at extending the number of qubits to 3-5 with the prospect of scaling towards larger units. Scaling spin based systems in diamond will employ two different types of interaction. On the one hand spin photon entanglement with subsequent photon interference on a beam splitter allows for resource friendly scaling but is limited to low temperature operation. On the other hand direct coupling between electrons spins is an altemative which is rebuts enough to allow room temperature operation with sufficient fidelity. It is this latter way which should be chosen in this work package. Success requires reliable control over the environment as well as optimized read out and nanopositioning technology. To this end the workpackage addresses the following objectives:1. To design, fabricate and characterize quantum registers with spin qubits in NV centres in diamond by implantation of electron spins in high purity isotopically engineered diamond materials. 2. To establish optical read out technique allowing addressing spin qubits with nanometer resolution. 3. To develop and implement protocols and algorithms that make maximal use of dipolar coupled electron spins. 4. Develop and realize protocols allowing robust deterministic entanglement in a quantum register consisting of a few electron or nuclear spins coupled via magnetic interactions 5. Develop quantum interface for transfer of quantum information between single spin in diamond and photons 6. To apply the full power of quantum control techniques on qubits and their environment to maximize coherence times. 7. Develop projective, high-fidelity readout (quantum non-demolition measurement) of single spin
归根结底,量子信息设备很可能是固态组件。这一一揽子工作的目的是为建立一个以钻石自旋为基础的单位铺平道路。基于项目期间现有的2个量子比特设备,我们的目标是将量子比特的数量扩大到3-5个,并有望扩大到更大的单位。在钻石中缩放基于自旋的系统将使用两种不同类型的相互作用。一方面,在分束器上的自旋光子纠缠和随后的光子干涉允许资源友好的缩放,但仅限于低温操作。另一方面,电子自旋之间的直接耦合是一种替代方案,它足以保证在室温下以足够的保真度运行。在这一工作方案中,应该选择后一种方式。成功需要对环境进行可靠的控制,以及优化的读出和纳米定位技术。为此,该工作包涉及以下目标:1.通过在高纯度同位素工程金刚石材料中植入电子自旋,设计、制造和表征在钻石的NV中心具有自旋量子比特的量子寄存器。2.建立能够以纳米分辨率寻址自旋量子比特的光学读出技术。3.开发和实施最大限度地利用偶极耦合电子自旋的协议和算法。4.开发和实现协议,允许在由几个电子或核自旋通过磁相互作用耦合的量子寄存器中实现稳健的确定性纠缠5.开发用于在钻石中的单个自旋和光子之间传输量子信息的量子接口6.将量子控制技术的全部力量应用于量子比特及其环境,以最大化相干时间。7.发展投射、高保真的单自旋读出(量子非破坏测量)
项目成果
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