シリコンチップ上の量子世界(A quantum world on a silicon chip)

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2024-06-18 ハーバード大学

量子インターネット構築を容易にするため、既存の通信技術を利用することが目指されています。最近、シリコンの欠陥が広く使用される通信波長で量子情報を送信・保存できる可能性があることが発見されました。しかし、これらの欠陥の特性を迅速かつ効率的に把握する方法は未確立です。ハーバード大学の研究チームは、シリコンウェハー内の量子ビットを制御するデバイスを開発し、欠陥の電場応答や波長の調整を可能にしました。この研究により、欠陥の環境変化に対する反応が明らかになり、最適な欠陥環境の構築に役立つ情報が得られました。今後、同じ手法を用いてシリコン内の他の欠陥を研究する予定です。

<関連情報>

シリコン中の電気通信カラーセンターの電気的操作 Electrical manipulation of telecom color centers in silicon

Aaron M. Day,Madison Sutula,Jonathan R. Dietz,Alexander Raun,Denis D. Sukachev,Mihir K. Bhaskar & Evelyn L. Hu
Nature Communications  Published:03 June 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-024-48968-w

シリコンチップ上の量子世界(A quantum world on a silicon chip)

Abstract

Silicon color centers have recently emerged as promising candidates for commercial quantum technology, yet their interaction with electric fields has yet to be investigated. In this paper, we demonstrate electrical manipulation of telecom silicon color centers by implementing novel lateral electrical diodes with an integrated G center ensemble in a commercial silicon on insulator wafer. The ensemble optical response is characterized under application of a reverse-biased DC electric field, observing both 100% modulation of fluorescence signal, and wavelength redshift of approximately 1.24 ± 0.08 GHz/V above a threshold voltage. Finally, we use G center fluorescence to directly image the electric field distribution within the devices, obtaining insight into the spatial and voltage-dependent variation of the junction depletion region and the associated mediating effects on the ensemble. Strong correlation between emitter-field coupling and generated photocurrent is observed. Our demonstration enables electrical control and stabilization of semiconductor quantum emitters.

0403電子応用
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