中國粉體網(wǎng)訊 中國科學院院士、中國科學技術大學教授郭光燦團隊在碳化硅色心自旋操控研究中取得新進展。該團隊李傳鋒、許金時、王俊峰等人與其合作者在國際上首次實現(xiàn)了碳化硅中氮-空位（NV）色心的室溫相干操縱，并且實現(xiàn)了單個NV色心的可控制備和光探測磁共振譜的探測。這種色心的發(fā)光波長在通訊波段，在量子通信和量子網(wǎng)絡中具有重要用途。該成果于6月1日發(fā)表于國際物理學期刊《物理評論快報》，并被美國物理學家組織網(wǎng)Phys.org專題報道。
具有通訊波段熒光和可調(diào)控自旋的固態(tài)色心體系是遠距離量子中繼和分布式量子計算的重要平臺。碳化硅色心自旋操控是近幾年新興的研究方向。碳化硅是一種應用廣泛的寬禁帶半導體材料，有成熟的生長和微納加工藝以及摻雜技術，并且晶型多樣，可供研究的色心類型非常豐富。而且在相同條件下碳化硅色心自旋的相干時間要比金剛石NV色心的長。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。
研究組通過優(yōu)化注入條件和退火溫度實現(xiàn)了碳化硅中NV色心濃度的6倍增強，從而有效地排除了其他色心的干擾。在此基礎上，研究組實現(xiàn)了碳化硅NV色心系綜的室溫光探測磁共振譜的檢測，并且實現(xiàn)了室溫自旋相干操縱，其相干時間T2達到17.1 μs。而且發(fā)現(xiàn)其退相位時間T2*隨著注入劑量的增加而降低。研究組還進一步實現(xiàn)了單個NV色心陣列的制備和光探測磁共振譜的檢測。本實驗為利用加工技術成熟的碳化硅材料中的NV色心實現(xiàn)可擴展量子信息處理奠定了重要基礎。
該工作得到審稿人的高度評價：“這是第一篇關于室溫的碳化硅中NV色心報道，尤其是觀測和證明了單個NV色心”，“我認為這些結果意義重大，將會引起很多研究色心體系的量子信息物理學家的興趣。”該工作被美國物理學家組織網(wǎng)Phys.org 以Manufacturing-friendly SiC boasts quantum credentials at telecom wavelengths 為題專題報道。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/漫道）
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