與非網7月15日訊 來自中國科大的消息顯示,中國科大郭光燦院士團隊李傳鋒、許金時等人與匈牙利魏格納物理研究中心 Adam Gali 教授合作,在國際上###實現了單個碳化硅雙空位色心電子自旋在室溫環境下的高對比度讀出和相干操控。

 

這是繼金剛石氮空位(NV)色心后第二種在室溫下同時具有高自旋讀出對比度和高單光子發光亮度的固態色心,該成果對發展基于碳化硅這種成熟半導體材料的量子信息技術具有重要意義。該成果日前在線發表于《###科學評論》雜志上。

 

據了解,固態自旋色心是量子信息處理的重要研究平臺,金剛石 NV 色心是其突出的代表。自從 1997 年德國研究團隊報道了室溫下單個金剛石 NV 色心的探測以來,金剛石 NV 色心在量子計算、量子網絡和量子傳感等方面都取得了重要進展。

 

同時,近年來,為利用更加成熟的材料加工技術和器件集成工藝,人們開始關注其他半導體材料中的相似色心。其中碳化硅中的自旋色心因其優異的光學和自旋性質引起了人們廣泛的興趣。

 

在對碳化硅色心自旋操控研究中,研究團隊利用之前所發展的離子注入制備碳化硅缺陷色心的技術制備了雙空位色心陣列。進一步利用光探測磁共振技術在室溫下實現單個雙空位色心的自旋相干操控,并發現其中一類雙空位色心(稱為 PL6)的自旋讀出對比度為 30%,而且單光子發光亮度每秒可達 150K 個計數。

 

這兩項重要指標表打破了此前自旋讀出對比度 2%,單光子發光亮度每秒 10K 個計數的記錄,###次展現了碳化硅自旋色心在室溫下具有與金剛石 NV 色心相媲美的優良性質,并且單色心電子自旋在室溫下的相干時間長達 23 微秒。

 

除此之外,研究團隊實現了碳化硅色心中單個電子自旋與近鄰核自旋的耦合與探測,為下一步構建基于碳化硅自旋色心體系的室溫固態量子存儲與可擴展的固態量子網絡奠定基礎。