實現(xiàn)新型固態(tài)自旋量子相干操控 中國科大郭光燦院士團隊取得重要進展

中國科大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。該團隊李傳鋒、許金時、王俊峰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(xiàn)了反斯托克斯激發(fā)的固態(tài)自旋體系的相干操控，該技術(shù)在量子信息處理及量子精密測量中具有重要用途。

IT之家了解到，該成果 5 月 28 日發(fā)表在國際知名期刊《自然?通訊》上。

據(jù)介紹，固態(tài)自旋色心是實現(xiàn)量子計算、量子網(wǎng)絡(luò)和量子精密測量的重要物理體系。光探測磁共振(ODMR)技術(shù)是讀取色心自旋信號的方法，也是實現(xiàn)各種量子技術(shù)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的 ODMR 技術(shù)基于斯托克斯激發(fā)，即激發(fā)光的能量大于色心輻射光子的能量。研究團隊首次在碳化硅的硅空位色心中實現(xiàn)了反斯托克斯激發(fā)下的 ODMR 探測，即激發(fā)光的能量小于色心輻射光子的能量。

通過研究反斯托克斯激發(fā)硅空位色心的熒光與激光功率以及樣品溫度的關(guān)系，研究團隊證明反斯托克斯熒光來自于聲子輔助的單光子吸收過程，可用于全光的溫度傳感。在此基礎(chǔ)上，對比反斯托克斯和斯托克斯激發(fā)下 ODMR 譜和激光功率，微波功率以及樣品溫度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)兩種激發(fā)手段具有相似的變化規(guī)律，但是反斯托克斯激發(fā)的 ODMR 譜的對比度大約是斯托克斯激發(fā)的 3 倍。研究團隊進一步實現(xiàn)了反斯托克斯激發(fā)下的硅空位色心自旋的相干操控，實驗結(jié)果顯示其信號對比度大約是后者的 3 倍。該工作為反斯托克斯激發(fā)的 ODMR 技術(shù)應(yīng)用于量子信息處理和量子精密測量奠定了重要基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 自旋量子相干操控 中國科大 郭光燦院士 團隊