通过将我们的热管理生长工艺与世界一流的光学制造设施相结合,Coherent Advanced Materials 可以提供激光加工、光学抛光的热材料,以满足弯曲、翘曲和表面粗糙度规格,从而确保与您的高功率设备实现最佳热接触。除了生长和制造之外,我们的员工还随时准备通过使用内部计量技术(例如灯闪光热扩散率测量和 SEM)以及热模型与客户合作,以设计特定应用的解决方案。
摘要:在单光子水平上修改光场是即将到来的量子技术面临的一个关键挑战,可以通过集成量子光子学以可扩展的方式实现。激光写入的金刚石光子学提供了与光纤技术相匹配的 3D 制造能力和大模场直径,尽管限制了单发射器级别的协同性。为了实现大的耦合效率,我们将通过高数值孔径光学器件激发单个浅植入硅空位中心与激光写入 II 型波导辅助检测相结合。我们展示了单发射器消光测量,协同率为 0.0050,相对 beta 因子为 13%。共振光子的传输揭示了从准相干场中减去单光子,从而产生超泊松光统计。尽管内在的协同性很低,但我们的架构使光场工程能够在单量子水平上进行集成设计。激光写入结构可以三维制造,并与光纤阵列具有自然连接性。关键词:激光写入、光子工程、集成量子光学、金刚石色心、量子发射器■ 简介
块体金刚石的一个重要且特别有趣的应用领域是量子技术。超纯单晶 CVD 和 HPHT 金刚石晶体为承载带负电的氮空位 (NV − ) 中心提供了近乎理想的环境 [7],这是一种光致发光缺陷,可以作为量子比特运行,具有几乎无限的光稳定性。与 NV − 中心相关的电子自旋相关光致发光使其能够进行光学读出和初始化为已知状态。与 NV − 中心相关的物理学的发展推动了量子技术的进步,并促成了开创性的实验,例如量子计算 [8] 和量子通信的演示、[9] 在纳米尺寸体积中记录 NMR 光谱、[10] 活细胞中磁场的光学检测、[11] 和磁共振的光电片上检测。[12]
将相干光学跃迁与长寿命自旋量子比特耦合的固态量子发射器对于量子网络至关重要。我们在此报告了金刚石纳米结构中单个锡空位 (SnV) 中心的自旋和光学特性。通过低温磁光和自旋光谱,我们验证了 SnV 的反演对称电子结构,识别了自旋守恒和自旋翻转跃迁,表征了跃迁线宽,测量了电子自旋寿命,并评估了自旋失相时间。我们发现,即使在纳米制造结构中,光学跃迁也与辐射寿命极限一致。自旋寿命受声子限制,指数温度缩放导致 T 1 > 10 毫秒,相干时间 T 2 在冷却至 2.9 K 时达到核自旋浴极限。这些自旋特性超过了其他反演对称色心的自旋特性,而这些色心的类似值需要毫开尔文温度。 SnV 结合了相干光学跃迁和长自旋相干性,无需稀释制冷,是可行且可扩展的量子网络应用的有希望的候选者。
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几十年来,人们一直在积极研究在极端压力下由碳基聚合物、化合物或其他碳同质异形体(即石墨)形成钻石的过程。1–12 钻石可以通过极端加热和压缩某些塑料、1 甲烷、2,3 和爆炸物形成。10,12 例如,在直线加速器相干光源 (LCLS) 实验中使用原位 X 射线衍射在 139 至 159 GPa 的双冲击聚苯乙烯 (CH) 中检测到立方钻石,这表明碳和氢键的断裂以及碳重组为钻石仅在纳秒时间尺度上即可发生。1 这里给出的结果表明,立方钻石也在 Stycast 1266 环氧树脂(C:H:Cl:N:O.27:38:1:1:5) (参考文献 13) 中形成,该混合物受到 80 和 148 GPa 的双重冲击。这些结果表明,冰巨行星内部的化学和热力学条件适合钻石的形成,其内冰层主要由 CH 4 、 NH 3 和 H 2 O 组成。
含有带负电的氮空位中心 (NV − ) 的纳米金刚石可用作生物材料中的局部传感器,并已被提议作为探测空间叠加的宏观极限和引力的量子性质的平台。这些应用的一个关键要求是获得含有 NV − 并具有长自旋相干时间的纳米金刚石。与蚀刻柱不同,使用研磨来制造纳米金刚石可以一次处理块状材料的整个 3D 体积,但到目前为止,NV − 自旋相干时间有限。在这里,我们使用通过 Si 3 N 4 球磨化学气相沉积生长的块状金刚石生产的天然同位素丰度纳米金刚石,平均单一替代氮浓度为 121 ppb。我们表明,这些纳米金刚石中 NV − 中心的电子自旋相干时间在室温下在动态解耦的情况下可以超过 400 µ s。扫描电子显微镜提供了含有 NV − 的特定纳米金刚石的图像,并测量了其自旋相干时间。
1 意大利国家研究委员会光子学和纳米技术研究所 (IFN-CNR) 和米兰理工大学物理系,意大利米兰 20133 列奥纳多达芬奇广场 32 号 2 加拿大阿尔伯塔省卡尔加里大学量子科学与技术研究所,加拿大阿尔伯塔省卡尔加里 T2N 1N4 3 卡迪夫大学物理与天文学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 4 卡迪夫大学工程学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 5 马德里康普顿斯大学材料物理系,西班牙马德里大学城 28040 6 东京大学工程学院机械工程系,日本东京 113-8656 7 都灵大学物理系和“纳米结构界面和表面”跨系中心,I-10125意大利都灵 8 国家研究委员会光子学与纳米技术研究所(CNR-IFN)、伊苏布里亚大学科学与高科技系,Via Valleggio 11,22100 科莫,意大利 9 CNR 光子学与纳米技术研究所,L-NESS,Via Anzani 42,22100 科莫,意大利 10 意大利理工学院,可持续未来技术中心,via Livorno 60,10144 都灵,意大利 11 都灵大学,分子生物学中心,via Nizza 52,10126 都灵,意大利 12 乌尔姆大学量子光学研究所,D-89081 乌尔姆,德国 13 乌尔姆大学综合量子科学与技术中心(IQst),D-89081 乌尔姆,德国
1 意大利国家研究委员会光子学和纳米技术研究所 (IFN-CNR) 和米兰理工大学物理系,意大利米兰 20133 列奥纳多达芬奇广场 32 号 2 加拿大阿尔伯塔省卡尔加里大学量子科学与技术研究所,加拿大阿尔伯塔省卡尔加里 T2N 1N4 3 卡迪夫大学物理与天文学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 4 卡迪夫大学工程学院,英国卡迪夫 CF24 3AA 5 马德里康普顿斯大学材料物理系,西班牙马德里大学城 28040 6 东京大学工程学院机械工程系,日本东京 113-8656 7 都灵大学物理系和“纳米结构界面和表面”跨系中心,I-10125意大利都灵 8 国家研究委员会光子学与纳米技术研究所(CNR-IFN)、伊苏布里亚大学科学与高科技系,Via Valleggio 11,22100 科莫,意大利 9 CNR 光子学与纳米技术研究所,L-NESS,Via Anzani 42,22100 科莫,意大利 10 意大利理工学院,可持续未来技术中心,via Livorno 60,10144 都灵,意大利 11 都灵大学,分子生物学中心,via Nizza 52,10126 都灵,意大利 12 乌尔姆大学量子光学研究所,D-89081 乌尔姆,德国 13 乌尔姆大学综合量子科学与技术中心(IQst),D-89081 乌尔姆,德国