【虹科案例】固態(tài)量子發(fā)射器——虹科數(shù)字化儀用于控制鉆石色心中的脈沖序列

前言

鉆石的色心是晶格中的缺陷，其中碳原子被不同種類的原子取代，相鄰的晶格位置是空的。由于其明亮的單光子發(fā)射和光學(xué)可訪問的自旋，色心可以成為未來量子信息處理和量子網(wǎng)絡(luò)的有前途的固態(tài)量子發(fā)射器。

實(shí)現(xiàn)自旋量子比特和相干光子糾纏的兩個(gè)最成熟的系統(tǒng)是量子點(diǎn)和鉆石中的氮空位色心。然而，在這兩個(gè)系統(tǒng)之間，NV 表現(xiàn)出超過 1 秒的出色相干時(shí)間，但缺乏產(chǎn)生無法區(qū)分的光子所需的零聲子線 (ZPL) 的有效發(fā)射。量子點(diǎn)在發(fā)射特性方面顯示出巨大希望，但僅限于幾十納秒相干時(shí)間。

這突出了使用固態(tài)量子發(fā)射器的典型挑戰(zhàn)：

01

單光子產(chǎn)生

02

發(fā)射極自旋相干時(shí)間

鉆石中的氮空位色心

光學(xué)特性

結(jié)合其良好的自旋特性，錫基空位中心非常適合集成到納米光子平臺(tái)中，因?yàn)樗鼈冊(cè)诩{米結(jié)構(gòu)中具有強(qiáng)大而穩(wěn)定的零光子線發(fā)射。

金剛石中的第 IV 族空位中心由于其有利于發(fā)射到 ZPL 中的晶體對(duì)稱性而顯示出優(yōu)異的光學(xué)特性。

SiV 中心在 100 mK 時(shí)顯示 10 ms 的相干時(shí)間，而 SnV 預(yù)計(jì)在 2 K 時(shí)會(huì)給出類似的時(shí)間 ，這是標(biāo)準(zhǔn)氦低溫恒溫器容易達(dá)到的溫度。

SnV單光子發(fā)射器

Hongke

AWG· 應(yīng)用

虹科Arb-Rider AWG-5000 系列已用于控制金剛石中單錫空位中心的實(shí)驗(yàn)脈沖序列。AWG-5000 允許生成具有高振幅 (>1.5V) 的窄電方波脈沖，控制電光振幅調(diào)制器以生成短激光脈沖。

虹科AWG-5000

使用這種機(jī)制，可以生成具有接近高斯形狀的光脈沖，顯示出 280ps 的半峰全寬。

此外，AWG-5064 已用于驅(qū)動(dòng)電光相位調(diào)制器，以生成高達(dá)約 2GHz 的頻率邊帶，從而能夠驅(qū)動(dòng)具有相位穩(wěn)定激光場(chǎng)的兩個(gè)光學(xué)躍遷。

高斯光脈沖

AWG-5000 的數(shù)字輸出通道允許控制聲光振幅調(diào)制器，或者將它們用于生成觸發(fā)脈沖以對(duì)實(shí)驗(yàn)序列進(jìn)行定時(shí)。

在未來，根據(jù)序列中某個(gè)讀數(shù)的結(jié)果對(duì)測(cè)量協(xié)議進(jìn)行實(shí)時(shí)控制將是必要的。