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中国科大实现室温下二维材料固态自旋色心的相干操控

信息来源:本站 | 发布日期: 2023-05-25 15:09:44 | 浏览量:320349

摘要:

转自:中国科技网科技日报记者 吴长锋记者24日从中国科学技术大学获悉,该校郭光灿院士团队李传锋、唐建顺、王轶韬等人与合作者合作,发现六方氮化硼(hBN)中一类超亮的具有优异光学性质和自旋性质的单自旋色心,并实现了对其在室温下的相干操控。研究成果日前发表在国际…

转自:中国科技网


科技日报记者 吴长锋



记者24日从中国科学技术大学获悉,该校郭光灿院士团队李传锋、唐建顺、王轶韬等人与合作者合作,发现六方氮化硼(hBN)中一类超亮的具有优异光学性质和自旋性质的单自旋色心,并实现了对其在室温下的相干操控。研究成果日前发表在国际期刊《自然·通讯》上。


固态自旋色心是实现量子信息技术的重要体系之一,比较著名的是金刚石中的NV色心,目前已经在量子计算、量子传感、量子网络等方面取得重要进展。近年来,宽禁带材料hBN被证明是自旋色心的优秀宿主,由于其二维特性,在低维量子器件制备、近场传感探测等方面相对于三维体材料有特殊优势,hBN中的自旋色心已成为当前的一个研究热点。



hBN中已发现的自旋色心包括带负电硼空位色心(VB-)和几类与碳相关色心。但是,由于VB-的量子效率极低,至今仍未能发现VB-的单自旋色心。近期也陆续报道了几种与碳相关的单自旋色心,但是未能演示单自旋色心的相干操控。


研究组利用毛细作用力有效地分离出了hBN粉末样品中的单个色心,并通过该方法以85%的几率发现了一类超亮的单自旋色心,比此前观测单自旋色心方法的几率提升了21倍。随后研究组表征了其优异的光学性质,发光具有显著的光子反聚束特征,光子发射率高达25MHz,是目前hBN中已发现单自旋色心中荧光计数最高的。研究组进一步对此单自旋色心进行了室温相干操控,测到了其拉比振荡信号,并进行了自旋回波实验等。

这项成果是国际上首次对hBN中的单自旋色心进行室温自旋操控,迈出了利用二维材料自旋实现量子信息应用的重要一步。


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