近期，中國科學技術大學郭光燦院士團隊在碳化硅色心自旋操控研究中取得重要進展。

 

中國科大消息顯示，該團隊李傳鋒、許金時等人與匈牙利魏格納物理研究中心Adam Gali教授合作，在國際上首次實現了單個碳化硅雙空位色心電子自旋在室溫環境下的高對比度讀出和相干操控。

 

該成果對發展基于碳化硅這種成熟半導體材料的量子信息技術具有重要意義。

 

據介紹，李傳鋒、許金時研究組利用之前所發展的離子注入制備碳化硅缺陷色心的技術[ACS Photonics 6, 1736-1743 (2019); PRL 124, 223601(2020)]制備了雙空位色心陣列。進一步利用光探測磁共振技術在室溫下實現單個雙空位色心的自旋相干操控，并發現其中一類雙空位色心（稱為PL6）的自旋讀出對比度為30%，而且單光子發光亮度每秒可達150k個計數。這兩項重要指標相比碳化硅中硅空位色心均提升了一個數量級，第一次展現了碳化硅自旋色心在室溫下具有與金剛石NV色心相媲美的優良性質，并且單色心電子自旋在室溫下的相干時間長達23微秒。

 

此外，研究團隊還實現了碳化硅色心中單個電子自旋與近鄰核自旋的耦合與探測，為下一步構建基于碳化硅自旋色心體系的室溫固態量子存儲與可擴展的固態量子網絡奠定基礎。

 

由于高讀出對比度和高單光子發光亮度在量子信息的許多應用中至關重要，該成果為基于碳化硅的量子器件開辟了一個新的發展方向。