哈工大碳化硅量子纠缠研究获重要突破

哈工大碳化硅量子纠缠研究获重要突破

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中国科技网

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来源

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https://www.stdaily.com/web/gdxw/2024-12/16/content_274181.html

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https://www.qbitai.com/2024/03/126689.html

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https://cn.chinadaily.com.cn/a/202501/16/WS678f3eafa310be53ce3f2b70.html

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https://www.qbitai.com/2024/12/239185.html

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http://news.hit.edu.cn/2024/1203/c1510a236957/page.htm

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http://www.quantumsc.cn/news/detail/255.html

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https://m.huodongjia.com/event-1048484945.html

近日，哈尔滨工业大学（深圳）集成电路学院宋清海、周宇教授团队在碳化硅集成光量子纠缠器件领域取得重要突破。相关研究成果以《室温下波导集成的半导体光子平台量子寄存器》为题，发表在国际权威期刊《自然·通讯》上。

研究团队在绝缘层上碳化硅（SiCOI）波导中成功制备了单个电子和核自旋的纠缠态，展示了在常温条件下对这些自旋的有效控制能力。这一突破的关键在于团队开发的精细操控技术，他们首先制备了单个电子自旋阵列，并通过光磁共振（ODMR）技术验证了自旋的相干特性。

在实验中，研究人员将特殊的碳化硅（SiC）外延层晶圆与氧化硅晶圆结合，并通过磨削和抛光技术将碳化硅层减薄到200纳米。随后，利用离子注入技术在碳化硅层中引入双空位自旋。研究发现，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特性，这些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。

研究团队将这种电子-核纠缠量子寄存器集成到光波导中，在波导中成功实现了接近100%的核自旋极化，并制备了最大纠缠贝尔态。通过量子态层析测量，纠缠保真度高达0.89。这一结果表明，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。

这一成果展示了碳化硅平台高效的自旋控制、纠缠与片上集成能力，为量子网络和量子传感技术的发展提供了新的可能性。碳化硅作为一种基础的量子材料，不仅能够在小尺度上控制自旋，让电子自旋保持稳定，还能提供丰富的核自旋资源，具有广泛的应用前景。

值得一提的是，哈尔滨工业大学在量子科技领域展现出强劲的研究实力。此前，该校与清华大学合作，提出了大模型1bit极限压缩框架OneBit，首次实现大模型权重压缩超越90%并保留大部分（83%）能力，展现了在量子计算和人工智能交叉领域的创新能力。

这一突破性研究不仅展示了我国在量子科技领域的技术进步，也为未来量子通信和量子计算的光量子集成芯片提供了新的可能性。随着技术的进一步发展，碳化硅集成光量子纠缠器件有望在量子网络和量子传感领域发挥重要作用，推动量子科技从理论研究走向实际应用。