中国科大完成新型的固态自旋量子干系操控

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紧张希望。该团队李传锋、许金时、王俊峰等人与匈牙利魏格纳物理研究中间Adam Gali传授互助，在国际上初次实现了反斯托克斯引发的固态自旋体系的干系操控，该技能在量子信息处置惩罚及量子周密丈量中具有紧张用途。该结果5月28日颁发在国际着名期刊《天然·通讯》上。

固态自旋色心是实现量子盘算、量子网络和量子周密丈量的紧张物理体系。光探测磁共振（ODMR）技能是读取色心自旋信号的要领，也是实现种种量子技能的底子。传统的ODMR技能基于斯托克斯引发，即引发光的能量大于色心辐射光子的能量。研究团队初次在碳化硅的硅空地色心中实现了反斯托克斯引发下的ODMR探测，即引发光的能量小于色心辐射光子的能量。

通过研究反斯托克斯引发硅空地色心的荧光与激光功率以及样品温度的干系，研究团队证明反斯托克斯荧光来自于声子帮助的单光子汲取历程，可用于全光的温度传感。在此底子上，比拟反斯托克斯和斯托克斯引发下ODMR谱和激光功率，微波功率以及样品温度的干系，发觉两种引发本领具有相似的改变纪律，但是反斯托克斯引发的ODMR谱的比拟度约莫是斯托克斯引发的3倍。研究团队进一步实现了反斯托克斯引发下的硅空地色心自旋的干系操控，试验效果表现其信号比拟度约莫是后者的3倍。该事情为反斯托克斯引发的ODMR技能应用于量子信息处置惩罚和量子周密丈量奠基了紧张底子。

审稿人高度评价本结果：“该效果为任何基于ODMR的丈量带来显着的现实进步（The results offer an obvious practical improvement for any ODMR-based measurement）”；“作为一个新鲜的道理，人们可以思量应用于尚未预见到的场景，大概进一步进展它，我以为这个反斯托克斯的论证值得通过颁发在《天然·通讯》上予以存眷（as a novel principle that one can consider to apply in yet unforeseen situations, or to further develop, I think this anti-Stokes demonstration deserves attention via publication at the level of a journal such as Nature Communications）”。

该事情得到了科技部、基金委、中国科学院和安徽省的资助。

试验效果图。图a-d分别比力了反斯托克斯(1030 nm引发)和斯托克斯（720 nm引发）的引发历程、光谱、ODMR谱和自旋回波探测。

论文链接：http://www.nature.com/articles/s41467-021-23471-8