一种自旋嵌入的金刚石光机械谐振器,其机械品质因数超过一百万

嵌入色心自旋的金刚石光力晶体(OMC)器件是实现GHz频率机械模式与光量子及相干自旋耦合的理想平台,在量子传感、网络和计算等领域具有广泛应用前景。实现该平台的关键挑战在于设计出既能维持嵌入式自旋体相相干性,又具备高品质因数机械模式的器件。该研究团队展示了一种在低温下机械品质因数超过10^6的边带可分辨金刚石光力晶体,测得其中氮空位(NV)色心的相干时间长达T2=270微秒。通过对器件进行横跨五个数量级的腔内光功率测试,研究人员验证了其优异的功率承载能力,并在低温条件下实现了光力协同性(C≫1)——这是光子与声子间强相干相互作用各类量子协议的核心要求。这些成果得益于该团队开发的高稳健性、高通量单晶金刚石薄膜制备技术,结合氮δ掺杂化学气相沉积(CVD)金刚石外延生长工艺。该工作还探讨了该平台在量子态混合自旋-机械器件中的应用潜力。

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