中国科大解决半导体材料量子技术应用难题!
中国科学技术大学郭光灿院士李传峰团队消息、徐金石与匈牙利学者合作,在世界上首次实现了室温下单碳化硅双空位色心电子自旋的高对比度读出和相干操纵。这是继金刚石氮空位色心之后,第二个在室温下具有高自旋读出对比度和高单光子亮度的固态色心。该成果日前在线发表在《国家科学评论》上,对于发展基于成熟半导体材料碳化硅的量子信息技术具有重要意义。
立体自我颜色旋转中心是量子信息处理的重要研究平台,钻石氮空位颜色中心是其杰出代表。自1997年德国研究团队报道在室温下检测到单个钻石氮空位色心以来,钻石氮空位色心在量子计算、量子网络和量子传感等方面取得了重要进展。近年来,为了使用更成熟的材料加工技术和器件集成技术,人们开始关注其他半导体材料中的类似色心。其中,碳化硅中的自旋色心,包括硅空位色心(缺少一个硅原子)和双空位色心(缺少一个硅原子和一个相邻的碳原子),都是由于其优异的光学和自旋性能造成的。兴趣广泛。
李传峰和许金石课题组利用此前开发的离子注入技术制备碳化硅缺陷色心制备双空缺色心阵。进一步利用光学检测磁共振技术实现了单双空位色心在室温下的自旋相干操纵,发现一种双空位色心的自旋读出对比度为30%,单-每秒可达到光子发光亮度。高达 150k 计数。这两个重要指标比碳化硅中硅空位的色心高一个数量级。碳化硅自旋的色心首次在室温下具有媲美金刚石氮空位色心的优异性能,且为单色。室温下心脏电子自旋的相干时间长达 23 微秒。研究团队还实现了碳化硅色心单电子自旋与相邻核自旋的耦合与检测,为下一步构建室温固态量子存储和可扩展固态量子网络奠定了基础。碳化硅自旋色心系统。
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《国家科学评论》的审稿人认为,这一发现解决了碳化硅色心量子技术应用中的一个关键问题。
[来源:安徽发表]
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