科技合肥7月12日電 （感謝吳長鋒）感謝從華夏科大獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊李傳鋒、許金時等人與合合作，在國際上首次實(shí)現(xiàn)了單個碳化硅雙空位色心電子自旋在室溫環(huán)境下得高對比度讀出和相干操控。這是繼金剛石氮空位（NV）色心后第二種在室溫下同時具有高自旋讀出對比度和高單光子發(fā)光亮度得固態(tài)色心，該成果對發(fā)展基于碳化硅這種成熟半導(dǎo)體材料得量子信息技術(shù)具有重要意義。該成果日前在線發(fā)表于《China科學(xué)評論》雜志上。

固態(tài)自旋色心是量子信息處理得重要研究平臺，金剛石NV色心是其突出得代表，在量子計算、量子網(wǎng)絡(luò)和量子傳感等方面都取得了重要進(jìn)展。近年來，人們開始其他半導(dǎo)體材料中得相似色心。其中碳化硅中得自旋色心因其優(yōu)異得光學(xué)和自旋性質(zhì)引起了人們廣泛得興趣。但其自旋讀出對比度只有2%，而且天然塊狀碳化硅材料中單個硅空位色心得單光子發(fā)光亮度每秒僅有10k個計數(shù)，如此低得自旋讀出對比度和單光子發(fā)光亮度極大地限制了其在室溫下得實(shí)際應(yīng)用。

研究人員利用之前所發(fā)展得離子注入制備碳化硅缺陷色心得技術(shù)制備了雙空位色心陣列。進(jìn)一步利用光探測磁共振技術(shù)在室溫下實(shí)現(xiàn)單個雙空位色心得自旋相干操控，并發(fā)現(xiàn)其中一類雙空位色心得自旋讀出對比度為30%，而且單光子發(fā)光亮度每秒可達(dá)150k個計數(shù)。這兩項重要指標(biāo)相比碳化硅中硅空位色心均提升了一個數(shù)量級，第壹次展現(xiàn)了碳化硅自旋色心在室溫下具有與金剛石NV色心相媲美得優(yōu)良性質(zhì)，并且單色心電子自旋在室溫下得相干時間長達(dá)23微秒。

由于高讀出對比度和高單光子發(fā)光亮度在量子信息得許多應(yīng)用中至關(guān)重要，該成果為基于碳化硅得量子器件開辟了一個新得發(fā)展方向。審稿人高度評價該工作：“該論文得發(fā)現(xiàn)解決了碳化硅色心量子技術(shù)應(yīng)用中得一個關(guān)鍵問題，該發(fā)現(xiàn)將會立即促進(jìn)許多工作得發(fā)展”，“其中一些結(jié)果，例如對一些色心30%得讀出對比度是相當(dāng)了不起得”。

科技