我校郭光灿院士团队在碳化硅色心的制备和低温共振引发盘考方面赢得进军进展。该团队李传锋、许金时等东谈主应用聚焦氦离子束注入归拢二次退火工夫，成功制备出单个碳化硅双空位色心阵列爱色电影，并发现其中一类改性的双空位色心(PL6)具有鲁棒的共振引发谱和低的光电离速度。这一效果关于鼓励基于碳化硅色心的量子收罗应工具有进军意旨。盘考效果以“Robust single modified divacancy color centers in 4H-SiC under resonant excitation”为题，11月22日发表在海外驰名期刊《当然·通信》上。

碳化硅的双空位色心是由一双相邻的碳-硅原子缺失所造成，具有长自旋有关时间和高自旋选拔性的光跃迁，是构建自旋-光子界面的进军候选体系。由于空位劣势的格点位置不同，平凡的双空位色心有四种变体，分离定名为PL1至PL4。盘考标明，在共振引发要求下，这些平凡双空位色心的电荷态会变得不厚实，进而影响自旋-光子界面的构建遵守。值得提防的是，碳化硅中还存在一类光谱鸿沟和自旋态与平凡双空位色心雷同，但具有特有性质的自旋色心，这类色心被称为改性双空位色心（modified divacancy color center）。其中，一种改性双空位色心被定名为PL6。尽管其精确结构尚未全齐明了，但表面盘考权衡，PL6色心具有更好的电荷态厚实性。

李传锋、许金时盘考组应用聚焦氦离子束注入并归拢二次退火工夫，在碳化硅中结束了高精度的单个双空位色心阵列的制备。通过测量角分辨共振引发谱，盘考东谈主员不雅察到PL6色心中两个偏振主轴相互垂直的共振谱峰，在长达3小时的共振引发历程中，这两条谱峰的平均光谱频移保握在50 MHz傍边。这种优异的偏振特点和光谱厚实性，使得PL6色心成为基于碳化硅色心构建自旋-光子纠缠界面的理思平台。

进一步的盘考标明，在全功率鸿沟内，PL6色心进展出较低的光电离速度。通过共振引发的“双光子历程”会导致色心的光电离神态。盘考发现，在低功率下，电离率与共振光功率呈现准二次方相干，而在高功率要求下则呈现准线性相干。很是地，在相通的共振光功率下，PL6色心的电离率比PL4色心低2.6倍，标明PL6色心在光电离历程中具备更强的鲁棒性。此外，通过对多个样品的统计分析，盘考团队还发现，应用聚焦氦离子束制备的PL6色心在低温下的共振引发线宽和自旋有关时间均优于相通能量的碳离子和较粗劣量的氦离子注入制备的PL6色心。

履行戒指。图a单个双空位色心阵列的共聚焦荧光扫描图；b单个PL6色心在3小时内的时间分辨光致发光引发谱；c单个PL6色心的角分辨共振引发谱；d单个PL4和PL6的在相通引发功率下光电离速度的比拟；e不同制备步伐得到单个PL6的共振引发谱线宽；f不同制备步伐得到单个PL6的自旋有关时间。

归拢此前盘考团队发现的PL6色心在室温下具备高发光亮度和大自旋读出对比度的效果[Natl. Sci. Rev. 9， nwab122 (2022)]，本项责任进一步展示了PL6色心在全温域量子信息处分中的纷乱后劲。通过将聚焦氦离子束的精确制备工夫与碳化硅中PL6色心的特有性质相归拢，有望结束PL6色心与微纳光学器件的高效耦合，从而鼓励高效量子信息处分的结束。

中国科学院量子信息要点履行室博士生何桢暄、博士后周继阳为论文的共同第一作家。该责任得到了科技部、国度当然科学基金委、中国科学院、安徽省和中国科学工夫大学的资助。

论文连合：https://www.nature.com/articles/s41467-024-53662-y

（中国科学院量子信息要点履行室、物理学院、中国科学院量子信息和量子科技革命盘考院、科研部）爱色电影