Control eléctrico y óptico de los giros individuales integrados en dispositivos de semiconductores escalables

Área de la Ciencia:

• Computación cuántica y física del estado sólido.
• Fabricación de dispositivos de semiconductores y ciencia de la información cuántica.

Sus antecedentes:

• El carburo de silicio (SiC) alberga defectos de espín con una excelente coherencia de espín de electrones.
• Estos defectos poseen una interfaz de fotones de espín en el infrarrojo cercano, adecuada para aplicaciones cuánticas.
• El SiC es compatible con las técnicas de fabricación de semiconductores establecidas.

Objetivo del estudio:

• Para integrar espines de divacancia neutrales en el carburo de silicio.
• Fabricar dispositivos para modular el entorno eléctrico de estos giros.
• Para demostrar el control determinista del estado de carga y el ajuste del cambio de Stark para los sistemas cuánticos.

Principales métodos:

• Integración de giros de divacancia neutra única altamente coherentes en las estructuras comerciales de diodos p-i-n.
• Fabricación de diodos para controlar con precisión el entorno eléctrico local de los giros.
• Aplicación de la modulación eléctrica para lograr el control del estado de carga y la afinación del cambio de Stark.

Principales resultados:

• Se logró el control determinista del estado de carga de los giros de divacancia.
• Se ha demostrado una sintonía de cambio Stark de más de 850 GHz.
• Se observó un estrechamiento > 50 veces de los anchos de línea óptica a través del agotamiento de la carga, acercándose al límite de vida útil.

Conclusiones:

• Los entornos eléctricos diseñados mitigan la difusión espectral en emisores de estado sólido.
• Los dispositivos clásicos de semiconductores pueden controlar sistemas cuánticos escalables basados en espín.
• Este trabajo avanza en el desarrollo de tecnologías cuánticas robustas que utilizan defectos de espín de carburo de silicio.