碳化硅自旋量子比特新工艺拉近了商用量子通讯的距离

（来自：NPJQuantum Information）

近年有许多针对半导体材料和自旋量子比特的系统研究，而芝加哥大学的最新研究，正好介绍了如何利用碳化硅（SiC）的铬缺陷，来打造高质量的自旋量子比特。

研究配图 - 1：4H-SiC 中的铬缺陷结构、产生与光谱

这些自旋量子比特的一个优点，就是它们发出的光的波长与电信光纤兼容。遗憾的是，材料质量问题限制了这些自旋量子比特的生存能力。

研究配图 - 2：空穴燃烧与恢复

其在 SiC 中制造铬缺陷的新方法，主要涉及将铬离子植入碳化硅中，然后将其加热到 1600 ℃ 以上。

这产生了一种具有更高量子比特质量的自旋缺陷材料，结果有助于利用现成的半导体和光纤技术来开展量子通信。

研究配图 - 3：相干控制

在量子计算、通信、传感器投入实际应用之前，研究人员必须克服许多挑战。一方面，他们需要更好地理解各种类型的量子比特的基本限制。

与许多其它类型的量子比特相比，自旋量子比特的有趣之处，在于能够长时间存储信息。此外这些量子比特可在室温下运行，并可利用光学器件进行控制和读取。

研究配图 - 4：控制率

光学接口对这项技术的发展至关重要，因其可利用现有的电信光纤来开展长距离量子信息的传输。

在这份研究中，通过将铬离子注入商用碳化硅衬底，然后在高温下退火，即可产生适用于自旋量子比特的单自旋缺陷。

随着研究人员继续寻找理想的量子比特，同样的方法也可用于制造钒或钼缺陷。