哈工大团队实现碳化硅集成光量子纠缠器件新突破

哈工大团队实现碳化硅集成光量子纠缠器件新突破

我国科研团队在碳化硅集成光量子纠缠器件领域取得重要突破。哈尔滨工业大学（深圳）集成电路学院教授宋清海、周宇团队通过在绝缘体上碳化硅材料（SiCOI）上制备单个电子自旋阵列，并展示其相干特性。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。

波导集成的碳化硅电子－核量子纠缠示意图。（科研团队供图）