主页 > 人造钻石价格 > 有缺陷的钻石是如何“导致”完美的量子网络的

有缺陷的钻石是如何“导致”完美的量子网络的

admin 人造钻石 2021年10月12日

  钻石的颜色来自于缺陷或“空位”,即晶格中缺少一个碳原子。电子学研究人员一直对空缺感兴趣,因为它们可以作为“量子节点”或点,构成一个量子网络,用于数据传输。将缺陷植入钻石的方法之一是将其他元素植入钻石,如氮、硅或锡。在ACS Photonics最近发表的一项研究中,来自日本的科学家证明了金刚石中的铅空位中心具有作为量子节点的正确属性。“使用像铅这样重的IV族原子是在高温下实现优越自旋特性的一种简单策略,但之前的研究在准确确定铅空位中心的光学特性方面并不一致,”领导这项研究的东京工业大学(Tokyo Tech)副教授Takayuki Iwasaki说。

  研究人员在潜在的量子节点中寻找的三个关键属性是对称性、自旋相干时间和零声子线(ZPLs),即不影响“声子”(晶格振动的量子)的电子跃迁线。对称性提供了如何控制自旋(像电子这样的亚原子粒子的旋转速度)的见解,相干性指的是两个粒子的波动性质的相同,ZPLs描述晶体的光学质量。

  研究人员在金刚石中制备了铅空位,然后对晶体进行高压和高温处理。然后,他们利用光致发光光谱技术研究了铅的空位,这是一种可以读取光学性质并估计自旋性质的技术。他们发现,铅空位具有一种二面体对称,这适合于构建量子网络。他们还发现,该系统显示出很大的“基态分裂”,这一特性有助于系统的相干性。最后,他们发现对晶体施加的高压高温处理可以恢复注入过程中对晶格造成的损伤,从而抑制ZPLs的不均匀分布。一个简单的计算表明,铅空位在更高的温度(9K)下比先前的硅和锡空位系统具有更长的自旋相干时间。

  “我们在研究中提出的模拟似乎表明,铅空位中心将很可能成为创建量子光物质界面的重要系统——这是量子网络应用的关键元素之一,”乐观的Iwasaki博士总结道。

  本研究为将来开发具有可靠性能的大(缺陷)金刚石晶片和薄(缺陷)金刚石薄膜奠定了基础。


人造钻石