記者從中國科大獲悉，該校郭光燦院士團隊李傳鋒、許金時、王俊峰等人與其合作者，在國際上首次實現了碳化硅中氮-空位(NV)色心的室溫相干操縱，并且實現了單個NV色心的可控制備和光探測磁共振譜的探測。這種色心的發光波長在通訊波段，在量子通信和量子網絡中具有重要用途。該成果日前發表于國際物理學知名期刊《物理評論快報》上，并被美國物理學家組織網專題報道。
具有通訊波段熒光和可調控自旋的固態色心體系，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。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業化。
最近的研究發現碳化硅中存在帶負電的NV色心，即一個碳原子被氮原子取代同時缺失了近鄰的硅原子，并且其熒光光譜處于通訊波段。但是之前的工作局限在對其低溫光譜和電子順磁共振的研究，自旋相干性質和單個NV色心的可控制備尚缺乏相關報道。
研究組通過優化注入條件和退火溫度實現了碳化硅中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，并且實現了室溫自旋相干操縱。這一實驗為利用加工技術成熟的碳化硅材料中的NV色心實現可擴展量子信息處理奠定了重要基礎。
該工作得到了審稿人的高度評價：“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”，美國物理學家組織網對此進行了專題報道。(記者 吳長鋒)
關鍵詞： 通訊波段碳化硅色心
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