學術橋(qiao)訂閱號
學術(shu)橋(qiao)服(fu)務號
記者(zhe)從中國(guo)(guo)科大獲悉,該(gai)校郭光燦院士團隊李(li)傳(chuan)鋒(feng)、許金時(shi)等人與合作者(zhe)合作,在國(guo)(guo)際上(shang)首次實(shi)現了單個碳化(hua)硅雙空位(wei)色心(xin)電子自旋(xuan)(xuan)在室溫環境下的高(gao)(gao)(gao)對(dui)(dui)比度讀(du)出和相干操(cao)控。這是繼金剛石氮(dan)空位(wei)(NV)色心(xin)后(hou)第二種(zhong)在室溫下同(tong)時(shi)具有高(gao)(gao)(gao)自旋(xuan)(xuan)讀(du)出對(dui)(dui)比度和高(gao)(gao)(gao)單光子發光亮度的固(gu)態色心(xin),該(gai)成(cheng)(cheng)果對(dui)(dui)發展(zhan)基(ji)于(yu)(yu)碳化(hua)硅這種(zhong)成(cheng)(cheng)熟半導體材(cai)料的量子信息(xi)技術(shu)具有重(zhong)要意義。該(gai)成(cheng)(cheng)果日前在線發表于(yu)(yu)《國(guo)(guo)家科學評論(lun)》雜(za)志上(shang)。
固態(tai)自(zi)旋(xuan)(xuan)色心(xin)(xin)是(shi)量子(zi)(zi)信(xin)息處(chu)理的(de)(de)重要研究平臺,金剛石NV色心(xin)(xin)是(shi)其(qi)(qi)突(tu)出(chu)的(de)(de)代表,在量子(zi)(zi)計算、量子(zi)(zi)網(wang)絡和量子(zi)(zi)傳感等方(fang)面都取得了(le)重要進展。近年(nian)來(lai),人們(men)開始關(guan)注其(qi)(qi)他半導(dao)體材(cai)(cai)料中(zhong)的(de)(de)相似色心(xin)(xin)。其(qi)(qi)中(zhong)碳化(hua)硅(gui)中(zhong)的(de)(de)自(zi)旋(xuan)(xuan)色心(xin)(xin)因(yin)其(qi)(qi)優異(yi)的(de)(de)光學(xue)和自(zi)旋(xuan)(xuan)性質引起了(le)人們(men)廣泛的(de)(de)興趣。但其(qi)(qi)自(zi)旋(xuan)(xuan)讀出(chu)對比(bi)度(du)只(zhi)有2%,而且天然(ran)塊(kuai)狀碳化(hua)硅(gui)材(cai)(cai)料中(zhong)單個硅(gui)空位色心(xin)(xin)的(de)(de)單光子(zi)(zi)發(fa)光亮度(du)每秒僅(jin)有10k個計數,如此低的(de)(de)自(zi)旋(xuan)(xuan)讀出(chu)對比(bi)度(du)和單光子(zi)(zi)發(fa)光亮度(du)極大地(di)限制(zhi)了(le)其(qi)(qi)在室溫下的(de)(de)實際應(ying)用。
研究人員(yuan)利(li)用之前所(suo)發(fa)展(zhan)的(de)(de)離子注入(ru)制(zhi)備(bei)碳化硅(gui)缺陷(xian)色心(xin)(xin)(xin)的(de)(de)技術制(zhi)備(bei)了(le)雙(shuang)(shuang)空(kong)位(wei)色心(xin)(xin)(xin)陣列(lie)。進一步(bu)利(li)用光探測磁共振技術在室溫下(xia)實(shi)現(xian)(xian)(xian)單(dan)個(ge)(ge)雙(shuang)(shuang)空(kong)位(wei)色心(xin)(xin)(xin)的(de)(de)自旋相干操控,并發(fa)現(xian)(xian)(xian)其(qi)中(zhong)一類(lei)雙(shuang)(shuang)空(kong)位(wei)色心(xin)(xin)(xin)的(de)(de)自旋讀出對比(bi)度(du)為30%,而且單(dan)光子發(fa)光亮度(du)每秒(miao)可達150k個(ge)(ge)計數。這兩項重要指標相比(bi)碳化硅(gui)中(zhong)硅(gui)空(kong)位(wei)色心(xin)(xin)(xin)均提(ti)升了(le)一個(ge)(ge)數量級,第一次展(zhan)現(xian)(xian)(xian)了(le)碳化硅(gui)自旋色心(xin)(xin)(xin)在室溫下(xia)具有與(yu)金剛石(shi)NV色心(xin)(xin)(xin)相媲(pi)美的(de)(de)優(you)良性質,并且單(dan)色心(xin)(xin)(xin)電子自旋在室溫下(xia)的(de)(de)相干時間長達23微秒(miao)。
由于(yu)高讀(du)出對比度(du)(du)和高單(dan)光子(zi)(zi)(zi)發(fa)光亮度(du)(du)在(zai)量子(zi)(zi)(zi)信息的(de)(de)許多(duo)應(ying)用中(zhong)至關重要,該(gai)(gai)成果(guo)為基(ji)于(yu)碳(tan)化硅的(de)(de)量子(zi)(zi)(zi)器(qi)件開辟了(le)一個(ge)新的(de)(de)發(fa)展方向。審稿人高度(du)(du)評價(jia)該(gai)(gai)工作:“該(gai)(gai)論(lun)文的(de)(de)發(fa)現解決(jue)了(le)碳(tan)化硅色心量子(zi)(zi)(zi)技術應(ying)用中(zhong)的(de)(de)一個(ge)關鍵問題,該(gai)(gai)發(fa)現將(jiang)會立即促(cu)進(jin)許多(duo)工作的(de)(de)發(fa)展”,“其中(zhong)一些結(jie)果(guo),例如對一些色心30%的(de)(de)讀(du)出對比度(du)(du)是相當(dang)了(le)不起的(de)(de)”。
① 凡(fan)本站(zhan)(zhan)(zhan)注(zhu)明“稿件(jian)來源(yuan):中國教(jiao)(jiao)育在線(xian)”的所有文字、圖(tu)片和音視(shi)頻稿件(jian),版(ban)權(quan)均屬本網(wang)所有,任何(he)媒體、網(wang)站(zhan)(zhan)(zhan)或個人未經本網(wang)協議授權(quan)不得轉載(zai)、鏈接、轉貼或以其他方式復(fu)制發(fa)表。已經本站(zhan)(zhan)(zhan)協議授權(quan)的媒體、網(wang)站(zhan)(zhan)(zhan),在下(xia)載(zai)使(shi)用時必(bi)須注(zhu)明“稿件(jian)來源(yuan):中國教(jiao)(jiao)育在線(xian)”,違者(zhe)本站(zhan)(zhan)(zhan)將依法(fa)追(zhui)究(jiu)責任。
② 本(ben)站注(zhu)明稿(gao)件來(lai)(lai)源為(wei)其(qi)(qi)他媒(mei)體的文/圖等(deng)稿(gao)件均為(wei)轉(zhuan)載稿(gao),本(ben)站轉(zhuan)載出(chu)于非商業性(xing)的教育和科研之目的,并不意(yi)味著(zhu)贊同其(qi)(qi)觀點(dian)或證實其(qi)(qi)內容的真實性(xing)。如(ru)轉(zhuan)載稿(gao)涉及版權等(deng)問題,請作(zuo)者在兩周內速來(lai)(lai)電或來(lai)(lai)函聯系。




中國教育在線
