記者從中國(guó)科大獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)李傳鋒、許金時(shí)、王俊峰等人與其合作者，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了碳化硅中氮-空位(NV)色心的室溫相干操縱，并且實(shí)現(xiàn)了單個(gè)NV色心的可控制備和光探測(cè)磁共振譜的探測(cè)。這種色心的發(fā)光波長(zhǎng)在通訊波段，在量子通信和量子網(wǎng)絡(luò)中具有重要用途。該成果日前發(fā)表于國(guó)際物理學(xué)知名期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上，并被美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)專(zhuān)題報(bào)道。
具有通訊波段熒光和可調(diào)控自旋的固態(tài)色心體系，是遠(yuǎn)距離量子中繼和分布式量子計(jì)算的重要平臺(tái)。碳化硅是一種應(yīng)用廣泛的寬禁帶半導(dǎo)體材料，有成熟的生長(zhǎng)和微納加工藝以及摻雜技術(shù)，并且晶型多樣，可供研究的色心類(lèi)型非常豐富。基于碳化硅色心自旋的量子器件十分適合光電集成以及產(chǎn)業(yè)化。
最近的研究發(fā)現(xiàn)碳化硅中存在帶負(fù)電的NV色心，即一個(gè)碳原子被氮原子取代同時(shí)缺失了近鄰的硅原子，并且其熒光光譜處于通訊波段。但是之前的工作局限在對(duì)其低溫光譜和電子順磁共振的研究，自旋相干性質(zhì)和單個(gè)NV色心的可控制備尚缺乏相關(guān)報(bào)道。
研究組通過(guò)優(yōu)化注入條件和退火溫度實(shí)現(xiàn)了碳化硅中NV色心濃度的6倍增強(qiáng)，從而有效地排除了其他色心的干擾。在此基礎(chǔ)上，研究組實(shí)現(xiàn)了碳化硅NV色心系綜的室溫光探測(cè)磁共振譜的檢測(cè)，并且實(shí)現(xiàn)了室溫自旋相干操縱。這一實(shí)驗(yàn)為利用加工技術(shù)成熟的碳化硅材料中的NV色心實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展量子信息處理奠定了重要基礎(chǔ)。
該工作得到了審稿人的高度評(píng)價(jià)：“這些結(jié)果意義重大，將會(huì)引起很多研究色心體系的量子信息物理學(xué)家的興趣”，美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)對(duì)此進(jìn)行了專(zhuān)題報(bào)道。(記者 吳長(zhǎng)鋒)
關(guān)鍵詞： 通訊波段碳化硅色心
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