中国科大郭光灿院士团队首次实现通讯波段碳化硅色心的室温自旋操控

中国科大郭光灿院士团队在碳化硅色心自旋操控研究中取得重要进展。该团队李传锋、许金时、王俊峰等人与其合作者在国际上首次实现了碳化硅中氮-空位（NV）色心的室温相干操纵，并且实现了单个NV色心的可控制备和光探测磁共振谱的探测。这种色心的发光波长在通讯波段，在量子通信和量子网络中具有重要用途。该成果于2020年6月1日发表于国际物理学知名期刊《物理评论快报》上，并被美国物理学家组织网Phys.org专题报道。

具有通讯波段荧光和可调控自旋的固态色心体系是远距离量子中继和分布式量子计算的重要平台。碳化硅色心自旋操控是近几年新兴的研究方向。碳化硅是一种应用广泛的宽禁带半导体材料，有成熟的生长和微纳加工艺以及掺杂技术，并且晶型多样，可供研究的色心类型非常丰富。而且在相同条件下碳化硅色心自旋的相干时间要比金刚石NV色心的长。基于碳化硅色心自旋的量子器件十分适合光电集成以及产业化。

目前碳化硅中主要研究的自旋色心有硅空位色心（缺失一个硅原子）和双空位色心（缺失硅原子和近邻的碳原子），然而它们的荧光光谱只是处于近红外波段。最近的研究发现碳化硅中存在带负电的NV色心（一个碳原子被氮原子取代同时缺失了近邻的硅原子）并且其荧光光谱处于通讯波段。但是之前的工作局限在对其低温光谱和电子顺磁共振的研究，自旋相干性质和单个NV色心的可控制备尚缺乏相关报道。

该工作得到了审稿人的高度评价：“This is the first report on NV centers in SiC at RT, and specifically with single-NV observation/proof（这是第一篇关于室温的碳化硅中NV色心报道，尤其是观测和证明了单个NV色心）”；“I think these steps are significant and will be of interest to a wide range of physicists working in quantum information and science applications of defect centers（我认为这些结果意义重大，将会引起很多研究色心体系的量子信息物理学家的兴趣）”。该工作被美国物理学家组织网Phys.org 以“Manufacturing-friendly SiC boasts quantum credentials at telecom wavelengths”为题专题报道。

https://phys.org/news/2020-05-manufacturing-friendly-sic-quantum-credentials-telecom.html