碳化硅集成光量子糾纏器件領域研究獲突破

科技日報2025年1月16日報道，記者從哈爾濱工業大學（深圳）獲悉，該校教授宋清海、周宇團隊在碳化硅集成光量子糾纏器件領域取得新突破，將進一步推進集成光量子信息技術在量子網絡和量子傳感領域的應用。2024年11月26日，相關論文近日在線發表于《自然·通訊》。

研究團隊在絕緣體上的碳化硅材料上制備出單個電子自旋陣列，并通過精細操控展示了這些自旋的相干特性。

同時，研究團隊將特殊的碳化硅外延層晶圓與氧化硅晶圓結合，通過磨削和拋光技術將碳化硅層減薄到200納米。

隨后，研究團隊利用離子注入技術，在碳化硅層中引入雙空位自旋，并通過光磁共振（ODMR）技術驗證了自旋相干特性。據悉，在此次研究的碳化硅中，約有1.1%的碳原子和4.7%的硅原子具有核自旋特性。

宋清海介紹：“我們成功識別了一種特定類型的碳化硅量子缺陷，發現核自旋與電子自旋之間的強耦合能夠實現快速的量子操作。”這些發現為碳化硅片上集成的光量子信息處理提供重要基礎。

另悉，研究團隊將這種電子—核糾纏量子寄存器集成到光波導中后，成功實現了接近100%的核自旋極化，并制備出最大糾纏貝爾態。

周宇說，該實驗結果表明，量子寄存器的光發射和自旋在集成后保持穩定，糾纏也能夠穩定保持在室溫的光波導中。

（2025年1月16日 科技日報 羅云鵬）