Siliziumwafer stehen für verschiedene Forschungszwecke zur Verfügung. Detaillierte Spezifikationen finden Sie inhttps://www.powerwaywafer.com/silicon-wafer.
Silizium ist eine ausgereifte Plattform für die Quantentechnologie und bietet viele Vorteile bei der Integration von Defektquantenemittern. Aktuelle Experimente haben gezeigt, dass es möglich ist, einen einzelnen Quantenemitter in Silizium zu implementieren, was große Anwendungsaussichten in der Quantenkommunikation bietet. Das C-Zentrum (CiOi0-Defekt) in Silizium weist einen hohen Elektronenspinzustand im Telekommunikations-L-Band auf, was die Schaffung skalierbarer Quantenemitter in Silizium mit Kohlenstoff- und Sauerstoffdefekten durch CMOS-kompatible Technologie ermöglicht. Aufgrund mangelnden Verständnisses der elektronischen Struktureigenschaften und der Quelle der C-Zentrum-Emission kann es jedoch noch nicht als Quantenbit angesehen werden. Diese Studie etablierte ein quantenoptisches Protokoll zum Initialisieren und Auslesen der Quantenzustände von Elektronenspins und implementierte einen Quantenspeicher durch die Übertragung von Quanteninformationen von Elektronenspins auf benachbarte 29Si-Kernspins.
Abb. 1 Geometrische Form und elektronische Struktur von Defekten in Si
Ein Forschungsteam hat die wichtigsten Zero Field Splitting (ZFS)-Parameter für Defekte identifiziert und die Wechselwirkungen zwischen Hyperfein- und Spinorbitalen mithilfe von First-Prinzipien-Berechnungen berechnet. Der Autor schlägt eine spinselektive optische Periode zur kohärenten Manipulation und Auslesung von Spinzuständen von Dreifachelektronen vor, die für die optische Detektion von Magnetresonanzmessungen geeignet ist. Diese Studie untersuchte die Spin-Wechselwirkung des C-Zentrums in Silizium und entdeckte die Schlüsselwerte der Nullfeldaufspaltung für den Elektronenspin-Quantenbit-kohärenten Betrieb. Sie bestimmten die durch Symmetrie ermöglichte Spin-Bahn-Kopplung und deckten die gekoppelten Übergänge zwischen angeregten Zuständen auf. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass das C-Zentrum in Silizium nicht nur eine Einzelphotonenquelle für die Quantenkommunikation in Kommunikationsfasern ist, sondern auch ein Spinzustand, der in Triplettzuständen optisch ausgelesen werden kann.
Abb. 2 Simuliertes Photolumineszenzspektrum
Diese Studie öffnet die Tür zu einigen Quantentechnologieanwendungen, die diesen Defekt ausnutzen, wie z. B. Niedertemperatur-Nanosensorik und Quantenkommunikationsanwendungen.
Abb. 3 Vorgeschlagenes Quantenprotokoll: Quantenprotokoll für C-Center ODMR. Die roten und blauen Pfeile zeigen Fluoreszenz bzw. Phosphoreszenz an. Der blaue gestrichelte Pfeil verdeutlicht den Hauptbeitrag der spinselektiven ISC zur Phosphoreszenz. Die gestrichelte Linie stellt den schwachen ISC zum Grundzustand dar. Die orangefarbene Linie entspricht der kohärenten Spinsteuerung mittels Mikrowellenanregung.
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