我国科大完成通讯波段碳化硅色心的室温自旋控制

我国科大完成通讯波段碳化硅色心的室温自旋控制
我国科学院院士、我国科学技能大学教授郭光灿团队在碳化硅色心自旋控制研讨中获得新进展。该团队李传锋、许金时、王俊峰等人与其合作者在世界上初次完成了碳化硅中氮-空位色心的室温相干操作,并且完成了单个NV色心的可控制备和光勘探磁共振谱的勘探。这种色心的发光波长在通讯波段,在量子通讯和量子网络中具有重要用处。该成果于6月1日发表于世界物理学期刊《物理谈论快报》,并被美国物理学家组织网Phys.org专题报导。  具有通讯波段荧光和可调控自旋的固态色心系统是远距离量子中继和分布式量子核算的重要渠道。碳化硅色心自旋控制是近几年新式的研讨方向。碳化硅是一种使用广泛的宽禁带半导体资料,有老练的成长和微纳加工艺以及掺杂技能,并且晶型多样,可供研讨的色心类型非常丰富。并且在相同条件下碳化硅色心自旋的相干时刻要比金刚石NV色心的长。根据碳化硅色心自旋的量子器材非常合适光电集成以及产业化。  现在碳化硅中首要研讨的自旋色心有硅空位色心和双空位色心,可是它们的荧光光谱仅仅处于近红外波段。最近的研讨发现碳化硅中存在带负电的NV色心并且其荧光光谱处于通讯波段。可是之前的作业限制在对其低温光谱和电子顺磁共振的研讨,自旋相干性质和单个NV色心的可控制备尚缺少相关报导。  研讨组经过优化注入条件和退火温度完成了碳化硅中NV色心浓度的6倍增强,然后有效地排除了其他色心的搅扰。在此根底上,研讨组完成了碳化硅NV色心系综的室温光勘探磁共振谱的检测,并且完成了室温自旋相干操作,其相干时刻T2到达17.1 μs。并且发现其退相位时刻T2*跟着注入剂量的添加而下降。研讨组还进一步完成了单个NV色心阵列的制备和光勘探磁共振谱的检测。本试验为使用加工技能老练的碳化硅资猜中的NV色心完成可扩展量子信息处理奠定了重要根底。  该作业得到审稿人的高度评价:“这是榜首篇关于室温的碳化硅中NV色心报导,尤其是观测和证明了单个NV色心”,“我以为这些成果含义严重,将会引起许多研讨色心系统的量子信息物理学家的爱好。”该作业被美国物理学家组织网Phys.org 以Manufacturing-friendly SiC boasts quantum credentials at telecom wavelengths 为题专题报导。  中科院量子信息要点试验室教授李传锋、许金时为论文一起通讯作者,副研讨员王俊峰为论文榜首作者。该作业得到科技部、国家基金委、中科院、安徽省以及我国科大的赞助。  图(a) 碳化硅NV色心系综的室温光勘探磁共振谱, (b) 碳化硅NV色心系综的室温自旋回波, (c) 碳化硅资猜中单NV色心阵列的荧光成像图, (d) 单个NV色心的光勘探磁共振谱。[ 责编:战钊 ]