首次实现通讯波段碳化硅色心的室温自旋操控
本报讯 记者近日从中国科大获悉，该校郭光灿院士团队李传锋、许金时、王俊峰等人与其合作者，在国际上首次实现了碳化硅中氮-空位（NV）色心的室温相干操纵，并且实现了单个NV色心的可控制备和光探测磁共振谱的探测。这种色心的发光波长在通讯波段，在量子通信和量子网络中具有重要用途。
具有通讯波段荧光和可调控自旋的固态色心体系，是远距离量子中继和分布式量子计算的重要平台。碳化硅是一种应用广泛的宽禁带半导体材料，有成熟的生长和微纳加工艺以及掺杂技术，并且晶型多样，可供研究的色心类型非常丰富。基于碳化硅色心自旋的量子器件十分适合光电集成以及产业化。
最近的研究发现碳化硅中存在带负电的NV色心，即一个碳原子被氮原子取代同时缺失了近邻的硅原子，并且其荧光光谱处于通讯波段。但是之前的工作局限在对其低温光谱和电子顺磁共振的研究，自旋相干性质和单个NV色心的可控制备尚缺乏相关报道。
研究组通过优化注入条件和退火温度实现了碳化硅中NV色心浓度的6倍增强，从而有效地排除了其他色心的干扰。在此基础上，研究组实现了碳化硅NV色心系综的室温光探测磁共振谱的检测，并且实现了室温自旋相干操纵。这一实验为利用加工技术成熟的碳化硅材料中的NV色心实现可扩展量子信息处理奠定了重要基础。
（记者 黎静）
《合肥日报》（2020年06月10日2版）
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