Spin Qubit Properties of the Boron-Vacancy/Carbon Defect in the Two-Dimensional Hexagonal Boron Nitride

二维材料中的自旋量子比特 Defect 相对于三维材料具有诸多优势，包括更简洁的缺陷创建和控制技术，以及更易于访问量子比特。本文选取 hBN 中的 VBCB 缺陷作为一种可能的光可控自旋量子比特，并解释其三重基态和中性。该缺陷由空穴组成的硼原子与置换于空穴最近硼原子的碳离子构成。我们的密度泛函理论计算确认，该系统具有动态稳定的自旋三重和单极基态。通过线性响应 GW 计算，显示自旋敏感的电子态局限于三个配位数不足的 N 原子周围，并在能隙中形成局部峰。利用三重和单极基态能量以及从 Bethe-Salpeter 方程求解得到的光激发态能量，我们构建了自旋极化循环，发现其有利于自旋量子比特的初始化。计算得到的零场分裂参数确保了该自旋投影之间的分裂能与已知自旋量子比特相当。我们因此将 hBN 中的 VBCB 缺陷提出为一种有前景的自旋量子比特。