我国科研团队在碳化硅集成光量子纠缠器件领域取得新突破

记者从哈尔滨工业大学（深圳）获悉，该校集成电路学院教授宋清海、周宇团队在碳化硅集成光量子纠缠器件领域取得新突破，将进一步推进集成光量子信息技术在量子网络和量子传感领域的应用。相关研究成果于近日发表在《自然·通讯》上。

波导集成的碳化硅电子－核量子纠缠示意图。（科研团队供图）

研究团队通过在绝缘体上碳化硅材料（SiCOI）上首先制备出单个电子自旋阵列，并通过精细操控展示了这些自旋的相干特性。

同时，研究团队将特殊的碳化硅（SiC）外延层晶圆与氧化硅晶圆结合，通过磨削和抛光技术将碳化硅层减薄到200纳米。

随后，研究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）技术验证了自旋相关特性。

据悉，在碳化硅中，约有1.1%的碳原子和4.7%的硅原子具有核自旋。

宋清海介绍：“我们成功识别了一种特定类型的碳化硅量子缺陷，发现核自旋与电子自旋之间的强耦合能够实现快速的量子操作。”这些发现为碳化硅片上集成的光量子信息处理提供了重要基础。

另悉，研究团队将这种电子-核纠缠量子寄存器集成到光波导中后，在波导中成功实现了接近100%的核自旋极化，并制备出最大纠缠贝尔态，通过量子态层析测量纠缠保真度为0.89。

周宇表示，该实验结果表明，量子寄存器的光发射和自旋在集成后保持稳定，纠缠也能够稳定保持在室温的光波导中。