硅中单个铒离子的光学寻址
介观与纳米尺度物理
2023-03-28 v2 量子物理
摘要
探测与固体中单个缺陷相关的电子自旋是当前正在开发的一系列量子信息和测量应用中的关键操作。迄今为止，这仅在晶体固体中的两个中心得以实现：利用基于单电子晶体管 (SET) 的电学读出探测硅中的磷，以及利用光学读出探测金刚石中的氮 - 空位中心。电学读出和光学读出均已展示了约 90% 的自旋读出保真度，然而，电学读出的热限制和光学读出的低光子收集效率阻碍了实现量子信息应用所需的高保真度。在此，我们展示了一种混合方法：利用光学激发改变硅基 SET 中缺陷中心的电荷态（该过程依赖于其自旋态），然后通过电学方式检测这一变化。高光谱分辨率的光学频率寻址克服了先前电学读出的热展宽限制，而电荷传感则避免了高效光子收集的困难。这项工作是在硅中的铒上完成的，有望为量子信息处理设备启用新架构，并显著扩大可利用的缺陷中心范围。此外，对硅中单个位点光学激发的有效电学探测，是发展硅基与光基量子计算技术之间互连的重要一步。
引用
@article{arxiv.1304.2117,
title = {Optical addressing of an individual erbium ion in silicon},
author = {Chunming Yin and Milos Rancic and Gabriele G. de Boo and Nikolas Stavrias and Jeffrey C. McCallum and Matthew J. Sellars and Sven Rogge},
journal= {arXiv preprint arXiv:1304.2117},
year = {2023}
}
备注
Corrected the third affiliation. Corrected one cross-reference of "Fig. 3b" to "Fig. 3c". Corrected the caption of Fig. 3a by changing (+-)1 to 0