Ατομικός έλεγχος και ανάγνωση των qubits σε έναν όγκο υπο-περιθλάσεως

Προτιμησιακή διέγερση και απεικόνιση ελαττωμάτων υπο-περιθλάσεως. α) Ένα σμήνος ηλεκτρονίων (κόκκινο) κενών πυρήνων κενών αζώτου (NV) που συζεύγνυνται με κοντινά πυρηνικά περιστροφές (κίτρινο) με διακριτές συχνότητες οπτικής μετάβασης λόγω τοπικών πεδίων τάσης επιτρέποντας επιλεκτική αλληλεπίδραση με μεμονωμένα κέντρα που λειτουργούν σε διαφορετικά κανάλια συχνότητας εντός σημείου περιορισμένης διάθλασης . β NV δομή επιπέδου ηλεκτρονίων. Μια triplet spin state ground λειτουργεί ως qubit, διευθυνσιοδοτούμενη μέσω 2,88 GHz οδήγησης μικροκυμάτων (μπλε). Οι μεταβολές της ακτινοβολίας που διατηρούν την περιστροφή (κόκκινο) είναι σε διακριτές συχνότητες, επιτρέποντας την ανάγνωση οπτικής περιστροφής μέσω συντονισμένης διέγερσης. Αξονική ( σ || ) και εγκάρσια ( σ ⊥) τα στελέχη μεταφέρουν αυτά τα επίπεδα περαιτέρω και μπορούν να διακρίνουν μεμονωμένες NV. c Εικόνα μικροσκοπίου ομοφωνίας του πολυκρυσταλλικού διαμαντιού (PCD) που δείχνει τη γραμμή ταινίας μικροκυμάτων. Η φωτεινή λευκή γραμμή είναι ένα όριο κόκκων στο διαμάντι. Το ένθετο, μια σάρωση κοντά στην επιφάνεια που δείχνει μια φωτεινότερη κηλίδα στο σημείο 1, που καθορίστηκε ως ένα σύμπλεγμα NVs, καθώς και ένα σημείο dimmer στο σημείο 2, που καθορίστηκε ως μια ενιαία NV. d Histogram ( N  = 87) που δείχνει την ανομοιογενή κατανομή των μεταβάσεων γραμμής μηδενικού φωνο- νίου (ZPL) που μετράται μέσω διέγερσης φωτοφωταύγειας (PLE) στην PCD, με τυπική απόκλιση σ  = 294 GHz. e PLE στη συστοιχία NV στη θέση 1, παρουσιάζοντας πολλαπλές μεταβάσεις από κέντρα διάσπασης, που ταιριάζουν σε ένα σύνολο επτά Lorentzians (κόκκινο).fΑνασυγκροτημένες θέσεις μέσα στο σύμπλεγμα, με πλάτος (τυπική απόκλιση) που υποδηλώνει το τυπικό σφάλμα απόστασης σε κάθε σημείο, πολλαπλασιασμένο σε 10 × για ορατότητα. Για σύγκριση, η διακεκομμένη γραμμή δείχνει το ημι-μέγιστο μέγεθος πλήρους πλάτους του σημείου κάτω από διέγερση 532 nm