识别六方氮化硼中缺陷的电子跃迁以用于量子存储

量子存储器是实现大规模量子网络的关键基石。出于实际实现的考量，人们期望其具备特定性质，即长存储时间、与其他系统的选择性高效耦合以及高存储效率。尽管迄今已发展出许多量子存储系统，但无一能完美满足所有要求。本文提出一种基于六方氮化硼（hBN）中色心的量子存储器，其性能基于腔中合适缺陷的简单理论模型进行评估。采用密度泛函理论计算，研究了 257 个三重态与 211 个单重态自旋电子跃迁。在这些缺陷中发现，部分缺陷具有适用于拉曼型量子存储器的 $\Lambda$ 电子结构，且光学跃迁可与其他量子系统耦合。进一步，为达到 95% 的写入效率，考察了各缺陷所需的质量因子与带宽。这两个参数均受缺陷态中辐射跃迁速率的影响。此外，继承三重态-单重态自旋多重性暗示了其作为量子传感（特别是光探测磁共振）的可能性。因此，本工作展示了 hBN 缺陷作为未来量子网络中量子存储器的潜在用途。