6 月 1 日訊息 從中國科大獲悉，中國科大郭光燦院士團隊在碳化矽色心自旋操控研究中取得重要進展。該團隊李傳鋒、許金時、王俊峰等人與匈牙利魏格納物理研究中心 Adam Gali 教授合作，在國際上首次實現了反斯托克斯激發的固態自旋體系的相干操控，該技術在量子資訊處理及量子精密測量中具有重要用途。

瞭解到，該成果 5 月 28 日發表在國際知名期刊《自然・通訊》上。

據介紹，固態自旋色心是實現量子計算、量子網路和量子精密測量的重要物理體系。光探測磁共振（ODMR）技術是讀取色心自旋訊號的方法，也是實現各種量子技術的基礎。傳統的 ODMR 技術基於斯托克斯激發，即激發光的能量大於色心輻射光子的能量。研究團隊首次在碳化矽的矽空位色心中實現了反斯托克斯激發下的 ODMR 探測，即激發光的能量小於色心輻射光子的能量。

通過研究反斯托克斯激發矽空位色心的熒光與鐳射功率以及樣品溫度的關係，研究團隊證明反斯托克斯熒光來自於聲子輔助的單光子吸收過程，可用於全光的溫度感測。在此基礎上，對比反斯托克斯和斯托克斯激發下 ODMR 譜和鐳射功率，微波功率以及樣品溫度的關係，發現兩種激發手段具有相似的變化規律，但是反斯托克斯激發的 ODMR 譜的對比度大約是斯托克斯激發的 3 倍。研究團隊進一步實現了反斯托克斯激發下的矽空位色心自旋的相干操控，實驗結果顯示其訊號對比度大約是後者的 3 倍。該工作為反斯托克斯激發的 ODMR 技術應用於量子資訊處理和量子精密測量奠定了重要基礎。

▲實驗結果圖。圖 a-d 分別比較了反斯托克斯 (1030 nm 激發) 和斯托克斯（720 nm 激發）的激發過程、光譜、ODMR 譜和自旋迴波探測 | 圖源：中國科大

論文連結：https://www.nature.com/articles/s41467-021-23471-8