[發(fā)明專利]具有自旋雜質(zhì)的合成的人造金剛石材料及其制造方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201880067915.0 | 申請日： | 2018-09-18 |
| 公開（公告）號： | CN111344440B | 公開（公告）日： | 2022-05-27 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 娜塔麗·德利昂;布朗東·C·羅斯;黃鼎;張子懷;阿列克謝·M·尤里什金;索拉維斯·桑塔維辛;斯里坎斯·斯里尼瓦桑;馬修·李·馬卡姆;安德魯·馬克·埃德蒙茲;丹尼爾·J·特維琴;斯蒂芬·A·利翁 | 申請（專利權(quán)）人： | 普林斯頓大學(xué)理事會;六號元素技術(shù)有限公司 |
| 主分類號： | C30B1/04 | 分類號： | C30B1/04;C30B29/04;C30B30/00 |
| 代理公司： | 中國貿(mào)促會專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038 | 代理人： | 李躍龍 |
| 地址： | 美國*** | 國省代碼： | 暫無信息 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 具有 自旋 雜質(zhì) 合成 人造 金剛石 材料 及其 制造 方法 | ||
公開了基于金剛石中的自旋缺陷的合成的金剛石材料，用于量子應(yīng)用和光學(xué)應(yīng)用，諸如量子信息處理、量子密鑰分配、量子中繼器和量子傳感裝置。這包括用于合成和處理金剛石以便生成具有改善的自旋相干特性和光學(xué)發(fā)射特性的自旋缺陷的方法，以及用于處理金剛石以消除降低這些特性的有害缺陷的方法。
關(guān)于聯(lián)邦政府資助的研究或開發(fā)的聲明
本發(fā)明是在國家科學(xué)基金會授予的批準(zhǔn)號DMR-1420541和1640959的政府資助下完成的。政府擁有本發(fā)明中的某些權(quán)利。
相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求于2017年9月18日提交的美國臨時申請?zhí)?2/559,918的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
這通常涉及合成的金剛石材料，并且更具體地，涉及合成和處理金剛石以產(chǎn)生具有改善的自旋相干性和光學(xué)發(fā)射特性的自旋缺陷。
背景技術(shù)
被稱為色心的金剛石中的點缺陷是用于量子科學(xué)和量子信息處理的有前景的物理平臺。它們特別有希望用于單原子量子存儲器以實現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)和長距離量子通信。作為類原子系統(tǒng)，它們可以表現(xiàn)出優(yōu)異的自旋相干性，并且可以用光進行操縱。作為固態(tài)缺陷，可以將它們以高密度放置在一起并合并到可擴展的裝置中。金剛石是獨特的優(yōu)異的宿主：它具有大的帶隙，可以以低于ppb的雜質(zhì)濃度合成，并且可以進行同位素純化以消除來自核自旋的磁噪聲。(G.Balasubramanian et al.,Ultralong spin coherence time inisotopically engineered diamond.Nat.Mater.8,383-387(2009).)
充分研究的帶負電的氮空位(NV-)中心即使在室溫下也顯示出長電子自旋相干時間，并且已經(jīng)被用于演示量子網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)建塊。然而，受其光學(xué)特性的限制，NV-中心具有低的自旋光子糾纏生成速率。特別地，僅 NV-發(fā)射的一小部分處于零聲子線(ZPL)。此外，NV-表現(xiàn)出大的靜態(tài)非均勻線寬(P.Olivero et al.,Splitting of photoluminescentemission from nitrogen-vacancy centers in diamond induced by ion-damage-induced stress. New J.Phys.15,43027(2013))和顯著的光譜擴散(J.Wolters,N.Sadzak,A. W.Schell,T.Schroder,O.Benson,Measurement of the UltrafastSpectral Diffusion of the Optical Transition of Nitrogen Vacancy Centers inNano-Size Diamond Using Correlation Interferometry.Phys.Rev.Lett.110,27401(2013))，特別是當(dāng)靠近表面放置時(Y.Chu et al.,Coherent Optical Transitions inImplanted Nitrogen Vacancy Centers.Nano Lett.14,1982-1986(2014))，這是由于基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的永久電偶極矩中的很大差異。這些光學(xué)特性嚴(yán)重地限制了NV-中心在未來可擴展的技術(shù)中的實用性。
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