硅碳化物中氯缺陷的电信波段量子存储器

在晶圆级平台上实现具有电信波段光子界面的量子存储器,是构建长距离量子网络的核心要求。碳化硅(SiC)为集成量子光子学提供了技术成熟的基底,然而仅有少数缺陷同时具备自旋功能性和电信波段发光特性。本文报道了4H-SiC中氯相关缺陷作为电信波段量子存储器的平台。这些缺陷的发光覆盖整个电信波段,在O波段和C波段具有零声子线,且德拜-沃勒因子高达39%。时间分辨光致发光测量显示其亚纳秒级的短激发态寿命。该工作证明,这些缺陷即使在室温下也具有自旋活性,在亚GHz频率范围内展现出光探测磁共振(ODMR)信号。通过ODMR光谱和拉姆齐干涉测量,研究人员解析了与³⁵Cl核自旋相互作用引起的超精细结构。由于电子-核自旋态的混合,ODMR光谱在外磁场中表现出复杂行为,而该工作的模拟结果很好地复现了这种现象。自旋弛豫和相干时间处于亚微秒范围,受限于ODMR对比度的快速淬灭,这归因于电荷态的亚稳态特性。电信波段发光、相干自旋控制以及与晶圆级制造的兼容性,使SiC中的氯相关缺陷成为在光纤通信窗口工作的自旋-光子界面芯片级量子存储器的一个有前景的平台。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-05 13:05

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