通过界面工程提升固态量子比特的量子相干性
介观与纳米尺度物理
2025-07-04 v1 量子物理
摘要
浅层氮空位（NV）中心是优异的量子传感器，但因_bulk_和表面杂质导致噪声引起的相干时间短。我们通过氧化物端Termination和石墨烯贴片实现界面工程，将浅层NV相干时间延长至超过1 ms，接近T1极限。拉曼光谱和密度泛函理论揭示，端Termination驱动的石墨烯电荷转移通过配对表面电子减少自旋噪声，双电子-电子共振光谱显示未成对自旋数量减少。提升的灵敏度使我们能够探测单个弱耦合的13C核自旋和来自六方形硼氮烯（h-BN）层的外部11B自旋，实现纳米尺度核磁共振。一种保护性h-BN顶层稳定该平台，确保对恶劣处理的兼容性及与目标材料的集成。这种集成方法通过结合延长相干性、提高灵敏度和设备耐久性，推动了实际量子感测的应用。
引用
@article{arxiv.2507.02312,
title = {Enhancement of quantum coherence in solid-state qubits via interface engineering},
author = {Wing Ki Lo and Yaowen Zhang and Ho Yin Chow and Jiahao Wu and Man Yin Leung and Kin On Ho and Xuliang Du and Yifan Chen and Yang Shen and Ding Pan and Sen Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.02312},
year = {2025}
}