4H-SiC 中硫空位缺陷的自旋量子比特最优特征：从第一性原理设计
材料科学
2026-04-17 v1
摘要
通过应用我们的方法，我们提出一种包含 Si 空位和一个被 S 替代的 C 原子的缺陷（VSiSC），以具有自旋三重基态和自旋量子比特功能。我们的计算确认，所有缺陷配置都具有动态和热力学稳定的三重基态和更高能量的单极态，这些是自旋量子比特极化循环所必需的。从 GW 计算中，我们发现与缺陷相关的电子态在能隙中形成锐利且孤立的峰，适用于两种基态。进一步的 Bethe-Salpeter 方程计算显示，所有考虑的配置在近红外光谱范围内都具有强烈的光学激发。对激发能和速率的分析表明，VSiSC 缺陷可以是优异的光控自旋量子比特。关键的是，宿主元素和掺杂剂具有高丰度同位素且无核自旋，这确保了该量子比特的高自旋相干时间。
引用
@article{arxiv.2604.15175,
title = {Optimal spin-qubit hallmarks of sulfur-vacancy defects in 4H-SiC: Design from first principles},
author = {Marisol Alcántara Ortigoza and Sergey Stolbov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.15175},
year = {2026}
}