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碳化硅自旋量子比特新工艺拉近了商用量子通讯的距离

2022-01-17 16:06:13 cnBeta.COM
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(来自:NPJ Quantum Information)

近年有许多针对半导体材料和自旋量子比特的系统研究,而芝加哥大学的最新研究,正好介绍了如何利用碳化硅(SiC)的铬缺陷,来打造高质量的自旋量子比特。

研究配图 - 1:4H-SiC 中的铬缺陷结构、产生与光谱

这些自旋量子比特的一个优点,就是它们发出的光的波长与电信光纤兼容。遗憾的是,材料质量问题限制了这些自旋量子比特的生存能力。

研究配图 - 2:空穴燃烧与恢复

其在 SiC 中制造铬缺陷的新方法,主要涉及将铬离子植入碳化硅中,然后将其加热到 1600 ℃ 以上。

这产生了一种具有更高量子比特质量的自旋缺陷材料,结果有助于利用现成的半导体和光纤技术来开展量子通信。

研究配图 - 3:相干控制

在量子计算、通信、传感器投入实际应用之前,研究人员必须克服许多挑战。一方面,他们需要更好地理解各种类型的量子比特的基本限制。

与许多其它类型的量子比特相比,自旋量子比特的有趣之处,在于能够长时间存储信息。此外这些量子比特可在室温下运行,并可利用光学器件进行控制和读取。

研究配图 - 4:控制率

光学接口对这项技术的发展至关重要,因其可利用现有的电信光纤来开展长距离量子信息的传输。

在这份研究中,通过将铬离子注入商用碳化硅衬底,然后在高温下退火,即可产生适用于自旋量子比特的单自旋缺陷。

随着研究人员继续寻找理想的量子比特,同样的方法也可用于制造钒或钼缺陷。

责任编辑:bH_03116

关键词: 科学探索 碳化硅自旋量子比特新工艺拉近了商用量子通讯的

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