Observación de un defecto de espín en estado sólido no sensible al medio ambiente en el diamante

Área de la Ciencia:

• Ciencia y ingeniería cuántica
• Física del estado sólido
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La ingeniería de sistemas cuánticos coherentes es crucial para las tecnologías cuánticas.
• Los centros de color en el diamante ofrecen una plataforma de estado sólido prometedora para aplicaciones cuánticas.
• La decoherencia ambiental de los fonones y los campos eléctricos limita el rendimiento del sistema cuántico.

Objetivo del estudio:

• Para informar un nuevo centro de color, la vacante de silicio neutro (SiV0), con una mayor insensibilidad a la decoherencia ambiental.
• Caracterizar la coherencia y las propiedades ópticas de SiV0 para aplicaciones cuánticas.

Principales métodos:

• Ingeniería de materiales para optimizar la implantación de silicio y la conversión a SiV0.
• Medición de los tiempos de relajación y coherencia de la red de espín.
• Caracterización de las propiedades ópticas, incluida la emisión de línea de fonones cero y el ancho de línea óptica.

Principales resultados:

• Se ha logrado una conversión superior al 80% del silicio implantado a SiV0.
• Los tiempos de relajación de la red de giro observados se aproximan a 1 minuto y los tiempos de coherencia se aproximan a 1 segundo.
• ~90% de la emisión de SiV0 en la línea de fonones cero con anchos de línea óptica casi limitados a la transformadora.

Conclusiones:

• El vacío de silicio neutro (SiV0) exhibe una coherencia y propiedades ópticas excepcionales.
• SiV0 demuestra una insensibilidad significativa a la decoherencia ambiental.
• Estas propiedades posicionan a SiV0 como un defecto muy prometedor para aplicaciones de redes cuánticas.