通过宽带拉姆齐干涉测量揭示碳化硅中自旋3/2硅空位量子比特的旁观者跃迁串扰

4H-SiC中的色心自旋提供了一种罕见的组合优势,既具备晶圆级材料的成熟度,又兼具长自旋相干性与芯片级光子学特性,使其成为可扩展量子技术的理想构建单元。其中硅空位缺陷具有S=3/2基态特性,这种天然的多能级量子比特(qudit)可实现紧凑编码和子空间选择性操控,但同时也引入了旁观能级跃迁现象——短脉冲即使失谐仍会相干驱动非目标能级对,导致串扰产生。本研究通过宽带拉姆齐干涉法揭示并量化了此类旁观跃迁串扰。实验观测显示,拉姆齐傅里叶光谱在目标单量子跃迁之外呈现多条谱线。理论分析表明,每条谱线对应旋转坐标系哈密顿量中qudit能级间的成对能量差,其权重由制备态与微波脉冲参数共同决定的紧凑振幅决定,由此预言了确定的六分支结构。基于实验采样参数的数值时域传播成功复现了失谐图谱,测量峰位与分析分支线完全吻合且无需频率拟合。这些成果共同构建了硅空位qudit多能级操控的实用化旁观效应感知框架。该框架不仅为抑制串扰提供明确指导,也可逆向利用旁观谱线——例如作为原位脉冲校准的附加约束条件,或用于相位敏感的量子态及过程估计。

作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2026-01-22 00:56

量科快讯