Nat Commun：工作在电信波长的二维过渡金属二硫族化合物中的自旋缺陷量子位

湘湘

2022-12-07

固态量子缺陷是可扩展量子信息系统的有前途的候选者，其可以在3D单片集成混合经典量子器件中与常规半导体电子器件无缝集成。金刚石氮空位(NV)中心缺陷是典型的例子，但是NV中心在块状金刚石中的受控定位是一个突出的挑战。此外，对于大块晶体量子缺陷，量子缺陷特性可能不容易调节。相比之下，2D半导体，如过渡金属二硫族化物(TMDs)，是一个有希望的固体平台，可以容纳具有可调属性和位置控制可能性的量子缺陷。

德克萨斯大学达拉斯分校Kyeongjae Cho和Yeonghun Lee等通过计算发现了一个有希望在2D TMDs中实现自旋量子位的缺陷族。缺陷由在硫属元素位置被取代的过渡金属原子组成，具有期望的自旋三重态基态、数十GHz的零场分裂以及与高度期望的电信频带中的光学跃迁的强零声子耦合。

本文要点：

（1）

作者提出单层TMDs中的MX缺陷族是一种有前途的固态缺陷量子位:缺陷能级、缺陷形成能、ZPL发射、ZFS、超精细张量、辐射复合率和ISC跃迁率。与金刚石中的NV中心和hBN中的CBVN缺陷相比，提出的缺陷表现出理想的量子比特特性，工作在电信波长。最后，作者证明了应变对辐射复合寿命和缺陷能级的影响，这提供了一种技术，我们可以利用这种技术进一步设计量子位的特性并应用于敏感的量子应变传感器。

（2）

在理论上发现并描述了单层TMD中有希望的自旋缺陷量子位之后，作者打开了一扇研究自旋缺陷量子位的2D世界的新门。

参考文献:

Lee, Y., Hu, Y., Lang, X. et al. Spin-defect qubits in two-dimensional transition metal dichalcogenides operating at telecom wavelengths. Nat Commun 13, 7501 (2022).

DOI: 10.1038/s41467-022-35048-0

https://doi.org/10.1038/s41467-022-35048-0