研究可能为基于SIC的高性能量子设备铺平道路

Li Chuanfeng教授,Xu Jinshi教授及其同事来自中国科学院科学技术大学(USTC)的Guogan's Group教授(CAS)(CAS),实现了高对比度的读数和连贯的操纵亚博老虎机网登录匈牙利的Wigner研究中心与Adam Gali教授合作,世界温度首次在室温下在室温下首次在室温下自旋。这项工作发表在国家科学评论亚博老虎机网登录2021年7月5日。

在量子技术的许多应用中,固态自旋颜色中心至关重要,其中出色的是钻石中的氮胶囊(NV)中心。自1997年报道了钻石钻石中单个NV缺陷中心的检测,钻石中的NV中心已应用于多功能场,包括量子计算,量子网络和量子传感。

最近,为了利用更成熟的材料处理和设备集成技术,研究人员在其他半导体材料中寻求类似的颜色中心。亚博网站下载其中,由于出色的光学和自旋特性,碳化硅碳化硅的旋转颜色中心,包括硅位置空位(缺少硅原子)和Divacanc(缺少硅原子和相邻的碳原子),引起了广泛的兴趣。

但是,单个硅空置颜色中心的典型读数对比度仅为2%,并且光子计数速率也低至每秒10千公斤。这些短缺限制了在室温下对单硅空置颜色中心进行连贯操作的实际应用。

USTC的研究人员使用其离子植入技术在SIC中植入缺陷颜色中心[ACS Photonics 6,1736-1743(2019);PRL 124,223601(2020)]制造Diepancy Color Center Array。他们在室温下以光学检测到的磁共振(ODMR)在室温下实现了单个分区颜色中心的自旋连接操作,同时,他们发现一种类型的Divacancy Color Centers(称为PL6)具有30%的旋转读数对比度,其单光子排放率每秒高达150公斤。

这两个重要参数是比SIC中的硅空置颜色中心高的数量级。SIC的自旋颜色中心首次显示出与室温下与钻石NV颜色中心相当的出色特性。特别是,将电子自旋在室温下的连贯性时间延长至23微秒。此外,研究团队还意识到了单个电子自旋和SIC色彩中心附近的核自旋的耦合和检测。

这项工作为建立基于SIC旋转颜色中心系统的室温固态量子存储和可扩展的固态量子网络奠定了基础。下一代混合量子设备必须将自旋缺陷与高读数对比度和高光子计数速率整合到高性能的SIC电子设备中。

来源:http://en.ustc.edu.cn/

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