硅碳化物氯杂质的电信带量子存储器

实现具备光纤可扩展性的电信带量子存储器，是长距离量子网络的核心要求。硅碳化物（SiC）为集成量子光子学提供了成熟的主机平台，但仅有少数杂质能够兼具自旋功能与电信发射。本文报道了4H-SiC中基于氯的杂质作为电信带量子存储器平台的最新进展。这些杂质的发射覆盖整个电信波段，零光子线位于O带和C带，具有最高39%的德裂-韦伦因子。时间分辨光致发光测量显示，其激发态寿命在亚纳秒范围内。我们证明这些杂质即使在室温下仍具有自旋活性，在亚GHz频率范围内显示出光学探测磁共振（ODMR）信号。通过ODMR光谱和拉姆齐干涉仪，我们解析了与${}^{35}\mathrm{Cl}$核自旋相互作用产生的超精细结构。ODMR光谱在外部磁场下表现出复杂行为，由于电子-核自旋态的混合，本文中的模拟结果能够很好地再现这一现象。自旋松弛和相干时间在亚微秒范围内，限制于ODMR对比度的快速消退，归因于电荷态的 metastability。电信带发射、相干自旋控制以及与 wafer-scale制造的兼容性，使Cl相关杂质在硅碳化物中成为面向光纤通信窗口的芯片级量子存储器的有前景的平台。