Optical study of the anisotropic erbium spin flip-flop dynamics
我们研究了铒触发器动力学作为电子自旋寿命的限制因素，更一般地作为一个间接的源的退相干在稀土掺杂绝缘体。尽管掺杂剂在主体晶体中的随机各向同性排列，偶极相互作用强烈地依赖于磁场取向，遵循$g$因子的强各向异性。在Er $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$中，我们通过瞬态光谱观察到铒触发率的三个数量级的变化（10 ppm掺杂浓度）。在两个不同的样品中的测量，与10 ppm和50 ppm的浓度，很好地支持我们的分析模型的偶极耦合相同的自旋与各向异性$g$ -张量。该模型可应用于其它稀土掺杂材料。我们将计算外推到不同浓度的Er $^{3+}$：CaWO $_4$、Er $^{3+}$：LiNbO $_3$和Nd $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$。
2018-11-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Purcell enhancement of erbium ions in TiO$_{2}$ on silicon nanocavities
具有光通信跃迁的孤立固态原子缺陷是长距离量子通信网络中理想的量子光子发射源和自旋量子比特。原型电信缺陷，如铒遭受差的光子发射率，需要使用谐振光学腔的光子增强。许多传统的铒离子主体不适合与现有的集成光子平台直接结合，限制了基于量子位的器件的可扩展制造。在这里，我们提出了一种可扩展的方法，通过使用掺铒钛白薄膜上的绝缘体上硅衬底上生长的CMOS兼容的电信量子比特。从这种异质结构，我们已经制造了一维光子晶体腔，表现出超过$5\times10^{4}$和相应的Purcell增强的铒合奏超过200的光发射率的品质因数。这种易于制造的材料平台代表了在与成熟硅技术兼容的可扩展量子位架构中实现电信量子存储器的重要一步。
2022-04-21 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Distinguishing erbium dopants in Y$_2$O$_3$ by site symmetry: \textit{ ab initio} theory of two spin-photon interfaces
本文通过第一性原理计算研究了Y$_2$O$_3$中Er掺杂剂的缺陷形成能和电子结构，确定电荷中性Er$^{3+}$在$C_2$位点最稳定，并结合PBE+U+SOC与HSE方法揭示了两种自旋-光子界面的电子性质。
2023-11-30 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Erbium emitters in commercially fabricated nanophotonic silicon waveguides
本研究展示了铒发射体可可靠集成于商业制备的低损耗硅波导，实现窄线宽与磁场下自旋分裂，为CMOS工艺制造长寿命量子存储器奠定基础。
2023-07-26 physics.optics quant-ph
Millisecond electron spin coherence time for erbium ions in silicon
本研究在无核自旋硅晶体中通过光学探测发现两类与电信兼容的Er³+位点，具备窄光学线宽与毫秒级电子自旋相干时间，为硅基光访问自旋用于量子信息处理奠定重要基础。
2023-07-25 quant-ph
Optical addressing of an individual erbium ion in silicon
固体中与单个缺陷相关的电子自旋的检测是当前正在开发的一系列量子信息和测量应用的关键操作。到目前为止，它只完成了两个中心的晶体固体：磷在硅中使用基于单电子晶体管（SET）的电读出和金刚石中的氮空位中心使用光学读出。电读出和光学读出都证明了大约90%的自旋读出保真度，然而，电读出的热限制和光学读出的差的光子收集效率阻碍了实现量子信息应用所需的高保真度。在这里，我们展示了一种混合的方法，使用光激发，以改变电荷状态的缺陷中心在硅基SET，其自旋状态的条件下，然后检测这种变化电。高光谱分辨率的光频寻址克服了以往电读出的热展宽限制，电荷传感避免了有效收集光子的困难。这是用硅中的铒完成的，并且有可能为量子信息处理设备启用新的架构，并显着增加可以利用的缺陷中心的范围。此外，硅中单个位点的光激发的有效电检测是开发硅与基于光学的量子计算技术之间的互连的主要步骤。
2013-04-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Room temperature Purcell enhanced single erbium ions in silicon-carbide-on-insulator microring resonators
RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；National Institutes for Quantum Science and Technology（国立量子科学技术研究院）；The University of Melbourne（墨尔本大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
研究在室温下实现硅碳化物绝缘体微环谐振器中单铒离子的室温单光子发射，通过优化谐振腔与铒缺陷的模式重叠，实现约70倍的普尔尔效应增强，同时观察到小的光谱扩散。
2026-05-07 physics.optics quant-ph
Review: Towards Spintronic Quantum Technologies with Dopants in Silicon
晶体硅中的掺杂剂如磷（Si：P）具有电子和核自旋，其具有特别长的相干时间，使其成为量子计算和量子传感的有前途的平台。单自旋单次读出的演示使这些想法更接近实现。利用扫描隧道显微镜制造原子级Si：P结构的进展提供了一个强大的途径来扩大这项工作，利用计算机行业开发的技术。这一新兴的量子技术的实验和理论方面的审查，重点是从2009年到2014年中期。
2014-08-06 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Spatial Metrology of Dopants in Silicon with Exact Lattice Site Precision
基于硅的纳米电子器件的积极缩放已经达到了这样的状态，即器件功能不仅受到单个掺杂剂的存在的影响，而且更重要的是它们在结构中的位置。在从超大规模晶体管中的沟道掺杂到量子信息处理的一系列应用中，次表面掺杂剂原子的位置的定量确定是一个重要问题，因此提出了重大挑战。在这里，我们建立了一个计量相结合的低温扫描隧道显微镜（STM）成像和全面的量子处理的掺杂剂-STM系统，以针点的确切晶格位置的表面下掺杂剂在硅。该技术的基础上的观察，STM图像的次表面掺杂剂通常包含许多原子大小的功能，在有序的模式，这是高度敏感的STM尖端轨道的细节和掺杂剂原子本身的绝对晶格位置。我们展示了两种类型的掺杂剂样品在硅中的技术-第一个磷掺杂剂被放置在高精度，第二个包含随机放置的砷掺杂剂。基于STM测量和数百万原子计算之间的定量一致性，确定了这些掺杂剂的精确晶格位置，表明计量学可以工作到约36个晶格平面的深度。唯一确定下至5 nm深度的次表面掺杂剂的精确位置的能力将为经典和量子计算应用的纳米级器件的设计和优化提供关键知识。
2016-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.comp-ph
Dual epitaxial telecom spin-photon interfaces with correlated long-lived coherence
本研究通过自下而上外延薄膜平台，实现了双铒电信自旋-光子界面，同时获得毫秒级自旋相干和亚千赫兹光学退相干，为长距离量子网络奠定基础。
2023-10-11 quant-ph
Isolating and enhancing the emission of single erbium ions using a silicon nanophotonic cavity
在长距离上分布量子纠缠的能力是量子技术的重要组成部分。固体中的单原子和类原子缺陷是理想的量子光源和存储纠缠的量子存储器。然而，开发远程量子网络的主要障碍是紫外和可见光谱中的典型原子跃迁能量与红外中光纤的低损耗传播带（大约1.5 $μ$ m）之间的不匹配。一个值得注意的例外是Er $^{3+}$离子，其1.5 $μ$ m跃迁用于驱动现代通信网络的光纤放大器中。然而，由于这种跃迁的电偶极禁戒性质导致的低于100 Hz的低光子发射速率，因此尚未实现与单个Er $^{3+}$离子的光学接口。在这里，我们证明了单一的Er $^{3+}$离子在固态主机的发射率可以提高300倍以上，使用小模式体积，低损耗的硅纳米光子腔。这种增强使得能够第一次清楚地观察到来自单个Er $^{3+}$离子的荧光。在一个小的频率范围内调谐激发激光器允许几十个不同的离子被寻址，并且磁场中的谱线分裂证实了光学跃迁与Er $^{3+}$离子的自旋耦合。这些结果是基于可扩展的硅纳米光子学架构的长距离量子网络和光子的确定性量子逻辑的重要一步。
2017-11-28 physics.optics quant-ph
Pauli spin blockade at room temperature in double-quantum-dot tunneling through individual deep dopants in silicon
该研究证明硅场效应晶体管中的两个深掺杂剂可形成室温双量子点，并在直至室温下实现泡利自旋阻塞，支持高灵敏磁传感、磁共振解除和Rabi振荡观测。
2025-07-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tailoring Properties of Magneto-Optical Photonic Crystals
磁光光子晶体（MOPC）作为法拉第旋转器，可实现45 °旋转，并通过光致发光效应补偿插入损耗，在低维激光器中得到了广泛的应用。在低维传感器中，MOPC充当滤光器以选择性地仅检测某些波长的光。结合光致发光效应，传感器可以被设计成能够检测具有极低强度的信号，因此具有高量子效率。在这项工作中，MOPC与各种铒掺杂剂浓度，作为光致发光中心，在高泵浦功率制度下建模与0.985反转布居，以确定最小的铒浓度和层数为目标45度FR，0.9的透射率和最小的椭圆率在共振波长1531 nm。进一步优化的磁光（MO）性能与微腔内的MOPC的位置进行了研究。一个最佳的多层配置和组合物被确定与减少铒浓度和总厚度相比，以前报道的，而不损害目标MO性能。
2019-07-25 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Long optical coherence times and coherent rare earth-magnon coupling in a rare earth doped anti-ferromagnet
本研究在反铁磁钒酸钆中掺铒，利用低温下有序的电子自旋实现长光学相干时间，并观察到铒与钆磁振子的强耦合，为微波-光学量子转换提供新途径。
2025-03-14 quant-ph
Probing Strong Coupling between a Microwave Cavity and a Spin Ensemble with Raman Heterodyne Spectroscopy
拉曼外差光谱是表征自旋能量和动力学的有力工具。该技术使用光泵将相干性从自旋跃迁转移到更容易检测到相干发射的光跃迁。在这里，拉曼外差光谱用于探测耦合到微波腔的正硅酸钇（Y $_2$ SiO $_5$）晶体中的铒掺杂剂的同位素纯化系综。由于铒电子的自旋跃迁是强耦合到微波腔，我们观察到拉曼外差信号的混合自旋腔模式（极化激元）的谐振频率，而不是裸铒自旋跃迁频率。使用耦合系统，我们进行了饱和恢复测量的基态自旋弛豫时间T $_1$ = 10 $\pm$ 3秒，也观察到拉曼外差信号使用的激发态自旋跃迁。我们讨论了这些结果的影响，努力朝着转换微波量子态的光学量子态。
2021-05-12 quant-ph
Optical single-shot readout of spin qubits in silicon
本文在硅纳米光子谐振器中利用铒掺杂剂实现高效自旋-光子接口，首次演示了相干时间超过Purcell增强光学寿命的硅中自旋光学单次读出，为分布式量子信息处理和量子互联网奠定硬件基础。
2024-05-08 quant-ph
Large-scale atomistic density functional theory calculations of phosphorus-doped silicon quantum bits
我们提出了密度泛函理论计算磷掺杂剂在体硅和几个属性有关的使用自旋量子比特的量子计算。而不是一个混合的赝势或海特勒-伦敦的方法，我们已经使用了明确的治疗的磷供体和检查详细的电子结构的系统作为各向同性掺杂分数的函数，包括晶格弛豫由于杂质的存在。掺杂电子密度和自旋密度进行检查，以研究作为各向同性掺杂分数的函数的掺杂剂电子的属性。掺杂电位也计算用于计算的散射截面的磷掺杂剂，这是重要的电检测的磁共振实验的理解。我们发现，掺杂剂周围的电子密度导致掺杂电位的非球形特征，例如在（001）平面中的三角叶，其能量标度为+12 eV靠近核和-700 meV延伸远离掺杂剂。这些特征在有效质量理论中通常被忽略，并且会影响施主电子与磷核之间的耦合。我们的密度泛函计算揭示了掺杂剂的密度和电势的细节，这些掺杂剂在不包括明确处理磷供体原子和晶格弛豫的计算中并不明显。这些细节也可以用于参数化的紧束缚模型的模拟大规模的设备。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Manipulation and decoherence of acceptor charge qubit in silicon
硼掺杂硅样品的介电常数和吸收测量表明，受主能级之间的跃迁可以通过施加谐振交流电场和斯塔克调谐的水平间距与外部直流电场诱导。在低硼掺杂浓度的硅样品中，通过电回波测量观察到相对较长的退相干时间。基于可扩展受体的系统是量子计算中电荷量子比特的一个很有希望的候选者。
2011-06-22 cond-mat.other quant-ph
Single-electron states of phosphorus-atom arrays in silicon
本文利用原子级紧束缚与波函数重叠分析研究硅中2至4个磷原子阵列的单电子态，并将能量映射为Fermi-Hubbard哈密顿量以支持模拟量子模拟。
2024-02-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent Erbium Spin Defects in Colloidal Nanocrystal Hosts
该研究通过低掺杂密度与无核自旋二氧化铈纳米晶，使单个 Er3+ 自旋缺陷实现近微秒相干，并指出表面 Ce3+ 噪声及后续性能提升路径。
2024-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Erbium Quantum Memory Platform with Long Optical Coherence via Back-End of Line Deposition on Foundry-Fabricated Photonics
memQ, Inc（memQ公司）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；American Institute for Manufacturing Integrated Photonics (AIM Photonics)（美国集成光子制造研究所）
本研究通过后端工艺沉积在晶圆光子学中实现铒量子存储平台，展示了长光学相干性和高可控性，为集体和单离子量子存储器提供了可制造平台。
2025-06-21 quant-ph
Coupling and coherent electrical control of two dopants in a silicon nanowire
在固态系统中对单个原子或分子进行电控制，为将量子力学功能引入电子学提供了一种很有前途的方法。这个想法最近进入了硅技术的既定领域，导致了单原子晶体管的实现，并首次测量了单施主中的电子自旋动力学。在这里，我们表明，我们可以电耦合两个施主嵌入在一个多栅硅晶体管，并通过微波信号诱导其电荷态的相干振荡。我们测量了两个施主之间的单电子隧穿，这揭示了它们的能谱。最低的能量状态，对应于位于两个施主中的任一个上的单个电子，形成与所有其他电子能级分离的两能级系统（TLS）。这种TLS的千兆赫兹驱动导致与多达10个微波光子的吸收或受激发射相关的量子干涉图案。我们估计电荷退相时间为0.3纳秒，与其他类型的电荷量子比特一致。然而，这里，相对短的相干时间可以通过快速操作信号（原则上高达1太赫兹）来抵消，如分离施主原子中的基态和激发态的大的空能量窗口所允许的。所展示的两个施主的相干耦合构成了硅中基于施主的量子计算器件的重要一步。
2012-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity-enhanced spectroscopy of individual nuclear spins in a dense bath
本文提出将发射器集成至高精细度谐振腔以消除光谱分辨率与信号间的浓度权衡限制，在Er:YSO中实现前所未有的分辨率，精确测量四个Y核自旋超精细相互作用，并扩展至单掺杂剂水平以研究单个核自旋。
2025-05-02 cond-mat.other quant-ph
Purcell enhancement of single-photon emitters in silicon
本研究通过将铒掺杂剂集成到纳米光子硅谐振器中，实现了自旋分辨激发和78倍珀塞尔增强的单光子发射，为量子网络提供了新平台。
2023-06-21 quant-ph
Towards visualisation of central-cell-effects in scanning-tunnelling-microscope images of subsurface dopant qubits in silicon
磷施主波函数的原子尺度理解支持硅基量子器件的设计和优化。计算施主波函数的大规模理论方法的准确性取决于中央单元校正的描述，中央单元校正根据经验拟合以匹配实验结合能或与波函数的全局性质相关的其他量。直接理解施主波函数中的这种效应的方法具有很大的意义。在这里，我们应用一个全面的原子理论框架来计算扫描隧道显微镜（STM）图像的亚表面施主波函数与两个中央细胞校正formalisms以前在文献中。基于实空间图像特征和傅里叶变换轮廓的中心单元模型之间的比较表明，在模拟的STM图像中，在硅表面以下的10个单层中，中心单元效应是可见的。我们的研究激发了未来通过STM成像技术对中央细胞效应进行实验研究的潜力，微调理论模型，这可能在可扩展量子计算机架构中基于供体的量子系统的设计中发挥至关重要的作用。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Quantum memory on a nanophotonic silicon chip
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；TUM Center for Quantum Engineering (ZQE)（慕尼黑工业大学量子工程中心）；Max Planck Institute of Quantum Optics（马克斯·普朗克量子光学研究所）
本文提出了一种基于掺铒硅波导的量子存储器，实现了高带宽和可编程延迟，优于传统芯片延迟线，为硅基光子量子计算奠定了基础。
2026-03-31 cond-mat.other quant-ph
Non-destructive X-ray imaging of patterned delta-layer devices in silicon
本文利用X射线荧光对硅中砷掺杂δ层器件进行非破坏性元素成像，证明高剂量X射线暴露不改变低温电子输运性质，并展望实现5纳米分辨的单原子成像。
2023-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el quant-ph
Optically Controlled Entangling Gates in Randomly Doped Silicon
随机掺杂的硅在量子计算方面具有许多竞争优势;它不仅制造速度快，而且作为掺杂密度的函数，它自然可以包含大量的量子位和逻辑门。我们确定在随机掺杂的硅，包括两个不同的掺杂剂物种的纠缠门的密度。首先，我们定义的条件和绘图的相对位置的掺杂剂必要的，他们形成交换相互作用介导的纠缠门。其次，利用最近邻泊松点过程理论，我们计算了单、双物种栅达到最大密度所需的掺杂浓度。我们发现我们的结果与蒙特卡罗模拟，我们提出的算法，它处理多个施主结构和规模最佳的掺杂剂的数量，并用它来提取施主结构没有捕获我们的泊松点过程理论的协议。第三，使用移动平均集群扩展技术，我们作出预测的原理实验证明，一个物种的控制，由另一个的轨道激发。这些随机分布中密度优化的组合方法可能对其他凝聚态系统以及物理学之外的应用有用。
2019-02-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall quant-ph
Coupling between CaWO$_4$ phonons and Er$^{3+}$ dopants
Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（科学与技术研究局）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；Institute of Physics, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院物理研究所）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Australian Center for Neutron Scattering, Australian Nuclear Science and Technology Organization（澳大利亚核科学与技术组织中子散射中心）；Paul Scherrer Institut Center for Neutron and Muon Sciences（保罗谢尔研究所中子与μ子科学中心）
研究CaWO$_4$中声子与Er$^{3+}$掺杂物的耦合，揭示低能Bg模式对自旋-晶格弛豫的影响，为量子记忆应用提供声子环境设计基础。
2026-02-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A Si-on-SiC Platform for Interfacing with Vanadium Dopants in the Telecom O-Band
Q-NEXT, Argonne National Laboratory（Q-NEXT，阿贡国家实验室）；Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Material Science Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室材料科学部）；Center for Nanoscale Materials, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室纳米材料中心）
本研究提出硅上碳化硅异质光子平台，通过硅纳米腔与钒掺杂剂耦合，实现电信O波段高效单光子发射，为量子网络节点提供可扩展接口。
2026-09-29 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Silicon Quantum Electronics
本文介绍了最近在硅，硅/硅锗和掺杂剂为基础的量子点的突破性成果，并强调了在硅为基础的量子物理，在过去几年中发生的显着进展。这一进展是可能的，这要归功于两种硅量子器件的材料开发，以及对硅中量子效应的物理理解。最近的关键步骤包括单电子的隔离，观察自旋封锁和单次读出的单个电子自旋在掺杂剂和门控量子点在Si中。这些结果中的每一个都伴随着以前在其他材料系统中的工作所没有预料到的物理学。这些进展强调了在具有长自旋相干时间的材料中实现自旋量子比特的重大进展，这对量子计算和自旋电子学至关重要。
2013-04-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
A silicon quantum-dot-coupled nuclear spin qubit
固态单核自旋由于其长的相干时间和良好的可控性，长期以来一直被设想为量子计算的平台。测量可以通过局部电子进行，例如单原子掺杂剂或晶体缺陷中的电子。然而，在多种掺杂剂或缺陷之间建立长程相互作用是具有挑战性的。相反，在光刻定义的量子点中，可调谐的点间电子隧穿允许相邻点中基于电子自旋的量子位的直接耦合。此外，与半导体制造技术的兼容性提供了一条引人注目的途径来扩展到大量的量子位。不幸的是，超精细相互作用通常太弱，无法解决单个核。在这里，我们表明，对于硅金属氧化物半导体量子点中的电子，超精细相互作用足以初始化，读出和控制单个硅-29核自旋，产生核自旋的长相干时间与量子点系统的灵活性和可扩展性的组合。我们展示了核自旋量子比特的高保真投影读出和控制，以及核自旋和电子自旋之间的纠缠。重要的是，我们发现当电子在量子点之间移动时，核自旋和电子自旋都保持了它们的相干性，从而为通过电子穿梭实现远程核-核纠缠铺平了道路。我们的研究结果确立了量子点中的核自旋作为量子处理的强大新资源。
2019-06-28 quant-ph
Coherent frequency up-conversion of microwaves to the optical telecommunications band in an Er:YSO crystal
将量子态从微波光子转换为可见光子的能力对于混合系统方法进行量子信息处理是重要的。在本文中，我们报告了上转换的微波信号到光通信波段使用铒掺杂剂的硅酸钇晶体通过受激拉曼散射。使用3D铜环隙谐振器将微波施加到样品，并且耦合和信号光场是单通的。转换效率较低，与理论分析一致，但可以通过光学谐振器显着提高。
2015-06-19 physics.optics quant-ph
Hyperfine-assisted fast electric control of dopant nuclear spins in semiconductors
半导体中掺杂原子的核自旋由于其量子态的长寿命而成为量子比特的有希望的候选者。传统上，核自旋的相干控制是使用交流磁场完成的。以硅中的磷原子为例，我们从理论上证明了超精细相互作用可以提高磁控制的速度：施主上的电子放大了核自旋感受到的交流磁场。基于这一结果，我们表明，超精细相互作用也提供了一种手段，以控制核自旋有效地使用一个交流电场，在存在的内在或人工的自旋轨道相互作用。这种电控制方案在非均匀磁场存在下保持两个电子的混合点施主系统中特别有效和抗噪声。本文提出的机制可以作为构建基于核自旋的电子量子信息体系结构的基础。
2018-03-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
An all silicon quantum computer
提出了一种完全由硅组成的量子计算机的固态实现。量子位是Si-29核自旋，其在Si-28（自旋-0）矩阵中排列为链，具有由大磁场梯度分离的拉莫尔频率。不需要杂质掺杂剂或电接触。光泵浦，算法冷却，和伪纯态技术完成。磁共振力显微镜用于读出。该方案利用了溶液NMR量子计算的许多成功方面，包括系综测量，RF控制和长退相干时间，但它允许更多的量子位和改进的初始化。
2001-09-07 cond-mat quant-ph
Atomic-level Characterisation of Quantum Computer Arrays by Machine Learning
硅中的原子级量子位是大规模量子计算的有吸引力的候选者，然而，它们的量子特性和可控性对诸如构成量子位的施主原子的数量和它们的精确位置的细节敏感。这项工作将机器学习技术与掺杂剂的扫描隧道显微镜（STM）图像的百万原子模拟相结合，以制定一个理论框架，该框架能够确定特定量子位位置处的掺杂剂数量及其位置，并具有精确的晶格位置精度。卷积神经网络在100，000个模拟STM图像上进行训练，在一组17，600个测试图像（包括平面和模糊噪声）上获得超过98%的表征保真度（数量和绝对供体位置）。这里建立的方法将实现硅中掺杂剂量子位的高精度制造后表征，高吞吐量潜在地减轻了对基于量子的表征所需的资源水平的要求，否则这在用于通用量子计算的大量子位阵列的背景下可能是一个挑战。
2019-04-03 cond-mat.mes-hall physics.data-an quant-ph
Electron spin decoherence in isotope-enriched silicon
硅在基于自旋的量子计算中很有前途，因为核自旋是磁噪声的来源，可以通过同位素富集来消除。在同位素富集的硅中已经测量到长自旋退相干时间$T_2$，但远低于$T_2 = 2 T_1$极限。核自旋对$T_2$的影响已得到充分证实。然而，来自硅中一直存在的残余磷杂质的背景电子自旋的影响也可以产生显著的退相干。我们研究自旋退相干衰减作为施主浓度，$^{29}$ Si浓度，和温度的函数，使用专门适用于稀疏偶极耦合电子自旋浴的问题的集群扩展技术。我们的研究结果与现有的实验自旋回波数据在Si：P和建立的重要性，背景掺杂剂作为最终的退相干机制同位素富集硅。
2010-10-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Frequency tunable, cavity-enhanced single erbium quantum emitter in the telecom band
针对固态铒离子量子发射体发射速率低、光谱不均阻碍多光子干涉的问题，首次实现单个铒离子的线性斯塔克频率调谐，结合硅纳米光子晶体腔提升衰减速率，为稀土离子基量子网络奠定基础。
2023-04-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
