碳化硅集成光量子纠缠器件领域研究获突破

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2025-01-21

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碳化硅集成光量子纠缠器件领域研究获突破

哈尔滨工业大学（深圳）宋清海、周宇教授团队在碳化硅集成光量子纠缠器件研究方面取得突破性进展，为量子网络和量子传感领域应用集成光量子信息技术奠定了坚实基础。相关研究成果已发表在《自然·通讯》期刊上。

该团队在绝缘体上硅碳化物材料上成功制备了单个电子自旋阵列，并通过精确操控验证了其相干特性。

研究人员将特殊的碳化硅外延层晶圆与氧化硅晶圆结合，运用先进的磨削和抛光技术，将碳化硅层厚度减薄至200纳米。

随后，团队利用离子注入技术在碳化硅层中引入双空位自旋，并通过光磁共振（ODMR）技术证实了其自旋相干性。据了解，所用碳化硅材料中约有1.1%的碳原子和4.7%的硅原子具有核自旋特性。

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宋清海教授指出，团队成功识别出一种特定类型的碳化硅量子缺陷，并发现其核自旋与电子自旋间的强耦合特性，可实现快速量子操作。这一发现为在碳化硅芯片上集成光量子信息处理提供了关键支撑。

此外，研究团队将该电子-核纠缠量子寄存器集成到光波导中，成功实现了近乎100%的核自旋极化，并制备出最大纠缠贝尔态。

周宇教授表示，实验结果显示，量子寄存器的光发射和自旋在集成后保持稳定，纠缠状态也能在室温光波导中稳定维持。

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