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金刚石中中性硅空位中心强烈的各向异性自旋弛豫
摘要： 金刚石中的色心是量子技术极具前景的平台，理解其与环境的相互作用对这些应用至关重要。我们报道了对金刚石中硅空位中心中性电荷态自旋晶格弛豫（T1）的研究。在20K以上，T1随温度快速下降，其温度依赖性呈现典型的奥巴赫过程特征，且相对于磁场方向具有强各向异性。当磁场角度相对于缺陷对称轴旋转时，T1值降低超过三个数量级。电子自旋相干时间（T2）遵循相同的温度依赖性，但比T1短得多。我们认为这些现象源于声子介导的跃迁至低能激发态——当磁场与缺陷轴对齐时该过程保持自旋守恒，并讨论了该激发态的可能候选对象。
关键词： 各向异性、自旋弛豫、量子技术、金刚石、硅空位中心、奥巴赫过程
更新于2025-09-23 15:23:52
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声子波导辅助的硅空位中心稳态纠缠
摘要： 多粒子纠缠对量子计量学和量子信息处理具有重要意义。我们在此提出一种在固态装置中产生稳定多粒子纠缠的高效方案：将硅空位中心阵列嵌入准一维声子钻石波导中。该方案通过声子模式的连续态诱导硅空位中心之间可控的耗散耦合。研究表明，通过适当调节硅空位中心间距，利用相消干涉可消除偶极-偶极相互作用，从而实现迪克超辐射模型。这将产生具有高保真度的硅空位中心纠缠稳态。该方案为固态系统中多粒子纠缠的制备提供了可行方案。
关键词： 多粒子纠缠、量子信息处理、声学金刚石波导、量子计量学、硅空位中心、迪克超辐射模型
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 声光拓扑态与固态发射体的相互作用作为量子混合平台
摘要： 作为极具前景的量子系统，大量物理特性迥异的平台仍在高效量子信息处理的竞赛中角逐。每种平台都具备独特的优势与缺陷。量子计算的重要范式是构建混合系统——既能发挥不同系统的优势，又能规避其弱点[1]。与此同时，学界正投入更多精力研究玻色子系统中的拓扑物相，以实现对量子信息的稳健操控，其中拓扑?；さ谋咴堤勺魑孔有诺繹2]。本研究提出一种由驱动式光学机械纳米腔与硅空位(SiV)中心耦合构成的二维阵列，作为能呈现丰富声光拓扑相的通用量子混合系统。具体而言，我们采用成熟的雪花架构：在独立微芯片上，强相互作用的电磁模与声学?？啥ㄎ挥谌我饩迮帕薪峁筟3]。本工作的创新点在于通过应变耦合[4]，将经非线性系统调控的SiV中心与腔体振动模耦合——这类缺陷充当高度可调的自旋量子比特，能与阵列内传播的声学模高效耦合。联合机械模与光学模（极化激元）的拓扑态既能建立远距离SiV中心间的稳健传输通道，又可实现传输过程中动力学的光学探测。例如在声光模弱耦合状态下，可生成手性稳健的声子边缘态，并动态调节其与SiV缺陷的耦合强度，从而形成单模声子网络。在此情况下，我们描述了实验相关参数范围内远距离中心间高保真态转移的实现方案。除远距离量子比特间的稳健态转移外，我们还研究了缺陷非线性对极化激元模拓扑相的影响，阐述了不同实验相关参数区间内的拓扑相特性。
关键词： 光机械纳米腔、声与光、固态发射器、量子混合平台、硅空位中心、拓扑态
更新于2025-09-16 10:30:52
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通过电荷态转换揭示金刚石纳米金字塔中SiV色心亚GHz线宽的集合体
摘要： 制备嵌入寿命受限发射体明亮集合体的纳米结构，在众多物理科学领域具有潜在重大影响且颇具挑战。在本研究中，我们展示了向化学气相沉积生长的金刚石纳米金字塔中高密度SiV中心暗态（具有极长寿命）进行可控电荷转移，以及从这些暗态转出电荷的过程。此外，通过结合共振光致发光激发与利用这种电荷态转移的频率选择性持久空穴燃烧技术，我们实现了接近寿命受限线宽的SiV中心特性。这种在远小于λ3体积内包含数千个明亮窄线宽发射体的纳米结构，将有助于实现相干光 - 物质耦合、生物传感以及纳米级温度测量。
关键词： 色心、金刚石、硅空位中心、光电离、光致发光
更新于2025-09-11 14:15:04
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外延生长金刚石纳米金字塔阵列（内嵌硅空位中心）的确定性构建
摘要： 金刚石中带负电的硅空位中心（SiV）是量子信息处理和量子电动力学应用中潜在的高质量单光子源。然而当嵌入块状金刚石时，这种发光体既存在因全内反射导致的较低提取效率问题，又具有位置不可控的缺陷。另一方面，由于表面质量退化带来的光学退相位效应，其在纳米金刚石中的实现也受到阻碍。本文报道了一种稳健且确定性的模板辅助自下而上工艺，用于制备包含SiV的高质量金刚石纳米金字塔。该方法通过电子束光刻和干法刻蚀预先定义高精度纳米柱，随后进行外延生长并在过程中引入硅原子。综合分析证实，包含纳米金字塔阵列的外延生长层具有完美外延特性。这种承载SiV的金刚石纳米金字塔有望为高效局域化单光子源阵列铺平道路，其性能可能超越纳米金刚石及自上而下方法制备的纳米结构。确定性纳米级金字塔对SiV的横向限制使其能够精确定位于腔体和光学结构中心，从而提升量子效率和光-物质操控能力，并可作为研究集体相干相互作用与局域光相互作用的系统平台。
关键词： 纳米金字塔、场增强、空间寻址、硅空位中心、金刚石
更新于2025-09-10 09:29:36
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在氢气-甲烷-[x]硅烷（x=28、29、30）混合气体中同质外延生长的金刚石层中具有窄线发光的硅空位色心单同位素集合体
摘要： 金刚石中的硅空位（SiV?）色心作为具有优异光谱特性的单光子发射体，在纳米光子学和量子信息技术领域备受关注。为获得光谱一致的SiV?发射体，我们在微波等离子体辅助化学气相沉积过程中，向H?-CH?混合气体中添加同位素富集度>99.9%的硅烷SiH?气体，对同质外延金刚石薄膜进行原位掺杂28Si、29Si和30Si同位素。对于浓度为十亿分之几的单同位素SiV?集合体，在吸收和发光光谱中均测得窄至约4.8 GHz的零声子线分量。我们高精度确定了SiV?零声子线的硅同位素能量位移。研究表明，SiV?发射强度可通过掺杂外延膜厚度轻松调控。此外，我们还识别并表征了局域化单光子SiV?源。该掺杂工艺为制备能量限制在极窄范围内的SiV?发射体集合体开辟了新途径。
关键词： 钻石、硅空位中心、化学气相沉积合成、光学吸收、光致发光、掺杂、硅同位素
更新于2025-09-04 15:30:14