光学可寻址ZnO施主量子比特的相干微波控制

光寻址的ZnO浅施主结合了高效的自旋选择性光学跃迁与在同位素可纯化宿主晶格中实现长自旋相干性的潜力,使其成为自旋-光子量子技术中极具吸引力的平台。然而,一个关键缺失的能力是超越超快光脉冲可实现的小角度旋转的相干控制。本文展示了在ZnO中对注入的\(^{115}\mathrm{In}\)施主进行相干微波控制。共振光泵浦初始化并读取施主电子自旋。脉冲光探测磁共振解析了与耦合的\(^{115}\mathrm{In}\)核自旋(I = 9/2)相关的十条超精细跃迁,并揭示了光泵浦诱导的核自旋极化。该团队观测到相干拉比振荡,最大拉比频率为\(Ω/2π= 36.2 \pm 0.7\) MHz,对应的π脉冲时间为13.8±0.3 ns,并通过Ramsey、Hahn回波和动态退耦测量表征了自旋相干性。出乎意料的是,测得的相干性显著短于先前在高磁场下对ZnO施主自旋进行光学研究的结果。对照实验排除了包括微波加热和驱动施主系综瞬时扩散在内的几种简单解释,留下了关于低磁场下微波控制ZnO施主退相干起源的未解问题。这些结果建立了ZnO施主量子比特的微波控制,并实现了对特定施主物种的共振光学访问。更广泛地说,该研究证明了在具有纳秒级非均匀退相的光寻址自旋系统中可以实现相干微波控制,从而能够开展对退相干限制机制的场、温度和材料依赖性研究,并促进光学接口电子-核自旋寄存器的开发。
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提交arXiv: 2026-06-17 12:39

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