Ett forskargrupp ledd av prof. Guo Guangcan från University of Science and Technology of China (USTC) vid Chinese Academy of Sciences (CAS), tillsammans med prof. Adam Gali från Wigner Research Center for Physics, insåg robust koherent kontroll av solid-state spin qubits med hjälp av anti-Strokes (AS) excitation, att vidga gränsen för kvantinformationsbehandling och kvantavkänning. Denna studie publicerades i Naturkommunikation .

Solid-state färgcenters spin-qubits spelar en viktig roll vid kvantberäkning, kvantnätverk och högkänslig kvantavkänning. Betraktas som grunden för kvantteknikapplikation, optiskt detekterad magnetisk resonans (ODMR) -teknologi erbjuder en avläsningsmetod för att detektera centrifugeringstillståndet. Konventionell ODMR-detektering av solid-state spinntillstånd är nästan allt under Strokes-excitation, vilket kräver att excitationslasern har högre energi än avgivna fotoner.

För att utöka omfattningen av solid-state kvantteknologi, forskarna insåg först AS -upphetsad ODMR -upptäckt av kiselvakansdefektspinn i kiselkarbid (SiC), där energin hos spännande laser är lägre än energin för utsläppsfotonerna.

Genom att undersöka beroende av lasereffekt och temperatur på AS -upphetsade ODMR -signaler, forskarna visade att AS-fotoluminescensen (PL) inducerades av en fononassisterad enkel fotonabsorberingsprocess, och var tillämplig på all-optisk högtemperatur-temperaturavkänning.

På grundval av detta, de fann att AS och Strokes upphetsade ODMR följde liknande beteende inför förändringen av laserkraft, mikrovåg (MW) effekt och temperatur, medan AS ODMR -kontrasten förblev ungefär tre gånger större än Strokes -kontrasten.

Vidare, forskarna insåg den koherenta manipulationen av solid-state spinntillstånd i SiC under AS-excitation. Resultaten visade att AS -excitationsmetoden ökade signalkontrasten med cirka tre gånger, möjliggör möjliga tillämpningar av AS -upphetsad ODMR -strategi för kvantinformationsbehandling och kvantavkänning.

Denna studie förbättrar alla ODMR-baserade mätningar. Denna AS -demonstration kan användas i ännu oförutsedd utveckling.