圖1 碳化硅波導(dǎo)中的電子-核自旋糾纏示意圖
量子網(wǎng)絡(luò)和量子傳感的構(gòu)建離不開核-電子量子寄存器，它們利用電子與原子核的自旋來存儲(chǔ)和處理信息。而如何將這些自旋集成到微型芯片上并制造出更緊湊的量子器件和芯片成為研究熱點(diǎn)。SiC作為基礎(chǔ)的量子材料，不但能夠在小尺度上控制自旋，讓電子自旋保持穩(wěn)定，還能提供豐富的核自旋資源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。因此，研究人員將目光鎖定到碳化硅上，成功在絕緣層上的碳化硅（SiCOI）光波導(dǎo)中制造出單個(gè)電子和核自旋的糾纏態(tài)，然后在室溫下將糾纏態(tài)集成到光子波導(dǎo)中，并將量子信息處理的部件直接嵌入光路，從而在集成后獲得了高達(dá)0.89的糾纏態(tài)保真度。
圖2 波導(dǎo)集成的SiCOI兩比特寄存器
?
隨后，研究人員利用SiC光波導(dǎo)包裹住一個(gè)量子寄存器（名為PL6 C），結(jié)合特殊的顯微鏡，證實(shí)了量子寄存器已成功嵌入到光波導(dǎo)中，且熒光被波導(dǎo)有效地限制和引導(dǎo)。結(jié)果顯示，集成到光波導(dǎo)中之后，量子寄存器的光發(fā)射和自旋屬性仍然保持高度性能穩(wěn)定性，且實(shí)現(xiàn)了接近完美的核自旋極化，并制備了一個(gè)被稱作Bell態(tài)的特殊量子態(tài)，其保真度沒有明顯下降。這證明了量子寄存器可以無縫集成到光子結(jié)構(gòu)中，為未來量子通信和量子計(jì)算的光量子集成芯片提供了新的可能性。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）博士研究生胡海搏與中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所伊艾倫副研究員為共同第一作者，粵港澳大灣區(qū)（廣東）量子科學(xué)中心、哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）宋清海/周宇教授，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所歐欣研究員為本論文的共同通訊作者。該工作的開展和完成得到了廣東省量子科學(xué)戰(zhàn)略專項(xiàng)的支持。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-54606-2
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（粵港澳大灣區(qū)量子科學(xué)中心）：量子科學(xué)中心研究人員在碳化硅光量子器件領(lǐng)域取得重要進(jìn)展
點(diǎn)此加入IGBT/SIC功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)通訊錄
應(yīng)用終端?SIC?IGBT模塊?SIC模塊?碳化硅襯底?IGBT芯片?分立器件?材料?焊接材料?真空回流焊爐?燒結(jié)銀?燒銀爐?燒結(jié)爐?陶瓷基板?銅底板?焊接設(shè)備?劃片機(jī)?晶圓貼片機(jī)?灌膠機(jī)?貼片?表面處理?硅凝膠?環(huán)氧樹脂?散熱器?鋁碳化硅?五金?鍵合機(jī)?鍵合絲?超聲焊接機(jī)?陶瓷劈刀?激光設(shè)備?設(shè)備配件?PVD設(shè)備?ALD?電子漿料?CVD?導(dǎo)熱材料?元器件?密封膠?X-Ray?配件?超聲波掃描顯微鏡?塑膠外殼?玻璃?塑料?線路板?設(shè)備?散熱材料?熱敏電阻?點(diǎn)膠機(jī)?膠水?自動(dòng)化設(shè)備?運(yùn)動(dòng)控制?封裝設(shè)備?檢測設(shè)備?認(rèn)證檢測?夾治具?清洗設(shè)備?測試設(shè)備?磨拋耗材?磨拋設(shè)備?代理?貿(mào)易?其他
Chinese 
English