德国亥姆霍兹研究中心协会 量子信息被存储为捕获在颜色中心的电子的明确的自旋方向，由箭头表示
在表面声波的作用下，自旋改变了它的方向，从而改变了储存在颜色中心的量子信息
信用:HZDR/Blaurock 被捕获的电子通常吸收可见光谱中的光，因此透明材料在这种中心的存在下变得有色，例如在金刚石中
“色心通常伴随着某些磁性，使它们成为应用于量子技术的有前途的系统，如量子存储器——量子位——或量子传感器
这里的挑战是开发有效的方法来控制电子的磁性量子特性，或者，在这种情况下，它们的自旋状态
HZDR离子束物理和材料研究所的乔治·阿斯塔霍夫解释道
他的团队同事博士
保罗-德鲁德研究所的阿尔贝托·埃尔南德斯-明格斯进一步阐述了这一主题:“这通常是通过施加电磁场来实现的，但另一种方法是使用表面声波等机械振动
这些声波局限于固体表面，类似于湖面上的水波
它们通常集成在微芯片中，作为当前电子设备(如手机、平板电脑和笔记本电脑)中的射频滤波器、振荡器和变压器
" 根据表面的声音调整旋转 在他们的论文中，研究人员展示了表面声波在碳化硅电子自旋的片上控制中的应用，碳化硅是一种半导体，将在许多需要高功率电子器件的应用中取代硅，例如在电动汽车中
“你可能会认为这种控制就像用普通的电子调谐器为吉他调音一样，”Dr
来自圣约瑟夫物理技术学院的亚历山大·波沙金斯基
彼得斯堡权衡了一下，继续说道:“只是在我们的实验中，它有点复杂:一个磁场将电子自旋的共振频率调谐到声波的频率，而一个激光诱导色心的基态和激发态之间的跃迁
" 这些光学跃迁起着基本的作用:它们通过记录电子返回基态时发射的光量子来实现自旋状态的光学探测
由于晶格的周期性振动和捕获在色心中的电子之间的巨大相互作用，科学家们实现了声波对电子自旋的同时控制，无论是在基态还是激发态
在这一点上，埃尔南德斯-Mínguez呼吁发挥另一个物理过程:进动
“任何小时候玩陀螺的人，在试图倾斜时，都会经历进动，即旋转轴方向的改变
电子自旋也可以想象成一个微小的自旋陀螺，在我们的例子中，它在声波的影响下有进动轴，每当色心在基态和激发态之间跳跃时，声波就会改变方向
现在，由于色心在激发态花费的时间是随机的，基态和激发态进动轴排列的巨大差异以不受控制的方式改变了电子自旋的方向
" 这种变化使得存储在电子自旋中的量子信息在几次跳跃后丢失
在他们的工作中，研究人员展示了一种防止这种情况的方法:通过适当调整颜色中心的共振频率，自旋在基态和激发态的进动轴变成了科学家所说的共线:即使自旋在基态和激发态之间跳跃，它们也能保持沿着明确方向的进动方向
在这种特定条件下，存储在电子自旋中的量子信息与激光引起的基态和激发态之间的跳跃解耦
这种声学操控技术为在尺寸与当前微芯片相似的量子设备中处理量子信息提供了新的机会
这将对制造成本产生重大影响，并因此对大众获得量子技术产生重大影响
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
