核心概念
帶負電的鎳空位中心 (NiV−) 是一種很有前途的自旋量子位元候選材料,它在近紅外區域發射,並具有預測的反演對稱性和大的基態自旋軌道分裂,可以限制聲子引起的去相干。本研究通過磁光光譜實驗證實了 NiV 缺陷的幾何和電子結構,並發現其德拜-沃勒因子為 0.62。此外,研究人員利用全鑽石 p-i-p 結中的電偏壓設計了電荷穩定缺陷,並測量到消失的靜態偶極矩和無光譜擴散,這是反演對稱性的特徵。在偏壓下,觀察到穩定的躍遷,其線寬受壽命限制,窄至 16 MHz,並且可以通過二階斯塔克效應方便地調節發射頻率。總體而言,這項工作為 NiV−的相干控制及其作為自旋量子位元的應用提供了一條途徑,並有助於更全面地理解鑽石中缺陷所經歷的電荷動力學。
本研究探討了鑽石中帶負電的鎳空位中心 (NiV−) 作為自旋量子位元的潛力。NiV− 缺陷預測具有反演對稱性、大的基態自旋軌道分裂和近紅外發射,這些特性使其成為量子信息處理的理想候選材料。
研究結果
磁光光譜: 研究人員使用磁光光譜實驗證實了 NiV− 缺陷的預測幾何和電子結構。
德拜-沃勒因子: 測量到 NiV− 的德拜-沃勒因子為 0.62,表明其具有良好的光學特性。
電荷穩定性: 通過在全鑽石 p-i-p 結中施加電偏壓,成功地穩定了 NiV− 的電荷態。
反演對稱性: 測量到消失的靜態偶極矩和無光譜擴散,證實了 NiV− 缺陷的反演對稱性。
可調諧發射: 在偏壓下,觀察到穩定的躍遷,其線寬受壽命限制,窄至 16 MHz。此外,通過二階斯塔克效應可以方便地調節發射頻率。
結論
這項研究為 NiV− 自旋量子位元的相干控制及其應用奠定了基礎。NiV− 缺陷的獨特性質,例如其反演對稱性、大的基態自旋軌道分裂和近紅外發射,使其成為量子信息處理中 NV−、SiV− 和 SnV− 等現有缺陷中心的有力競爭者。
研究意義
這項研究的結果對量子信息處理領域具有重要意義。NiV− 缺陷的電荷穩定性和可調諧發射特性使其成為開發基於鑽石的量子技術(如量子計算、量子網絡和量子傳感)的理想平台。
統計資料
NiV− 的德拜-沃勒因子為 0.62。
在偏壓下觀察到穩定的躍遷,其線寬受壽命限制,窄至 16 MHz。
NiV− 缺陷的壽命測量為 τ = 10.43 ± 1.6 ns。
估計非均勻分佈的寬度約為 50 GHz。