Een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Guo Guangcan van de University of Science and Technology of China (USTC) van de Chinese Academy of Sciences (CAS), samen met Prof. Adam Gali van Wigner Research Center for Physics, realiseerde robuuste coherente controle van solid-state spin-qubits met behulp van anti-Strokes (AS) excitatie, het verbreden van de grens van kwantuminformatieverwerking en kwantumdetectie. Deze studie is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Solid-state kleurcentrum spin-qubits spelen een belangrijke rol in kwantumcomputers, kwantumnetwerken en hooggevoelige kwantumdetectie. Beschouwd als de basis van de toepassing van kwantumtechnologie, Optisch gedetecteerde magnetische resonantie (ODMR) technologie biedt een uitleesbenadering om de spin-toestand te detecteren. Conventionele ODMR-detectie van spintoestanden in vaste toestand is bijna allemaal onder Strokes-excitatie, wat vereist dat de excitatielaser een hogere energie heeft dan uitgezonden fotonen.

Om de reikwijdte van solid-state quantumtechnologieën uit te breiden, de onderzoekers realiseerden zich voor het eerst de AS-geëxciteerde ODMR-detectie van siliciumvacature-defect spin in siliciumcarbide (SiC), waar de energie van een opwindende laser lager is dan die van de emissiefotonen.

Door de afhankelijkheid van laservermogen en temperatuur van AS-geëxciteerde ODMR-signalen te onderzoeken, de onderzoekers bewezen dat de AS-fotoluminescentie (PL) werd geïnduceerd door fonon-geassisteerd enkel foton-absorptieproces, en was van toepassing op volledig optische temperatuurmeting bij hoge temperatuur.

Op basis hiervan, ze ontdekten dat AS en Strokes opgewonden ODMR hetzelfde gedrag volgden bij de verandering van laservermogen, magnetron (MW) vermogen en temperatuur, terwijl het AS ODMR-contrast ongeveer drie keer groter bleef dan dat van Strokes.

Verder, de onderzoekers realiseerden zich de coherente manipulatie van solid-state spintoestanden in SiC onder AS-excitatie. De resultaten toonden aan dat de AS-excitatiemethode het signaalcontrast ongeveer drie keer verhoogde, waardoor de potentiële toepassingen van AS-aangeslagen ODMR-benadering voor kwantuminformatieverwerking en kwantumdetectie mogelijk worden.

Deze studie verbetert elke op ODMR gebaseerde meting. Deze AS-demonstratie kan worden gebruikt in nog onvoorziene ontwikkeling.