Estudo demonstra detecção rápida de fotoionização de íons de érbio únicos em silício
A) Detecção rápida de fotoionização de Er
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único íons em um nanotransistor de silício. b) Três eventos de fotoionização detectados em um único Er
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íon (Fig. 1b). Crédito:Science China Press A detecção eficiente de centros ópticos únicos é crucial para aplicações em computação quântica, detecção e geração de fótons únicos. Por exemplo, os centros de vacância de nitrogênio (NV) no diamante fizeram avanços na medição de campo magnético de alta precisão. A detecção de centros NV depende da observação de sua fluorescência correlacionada com spin.
Da mesma forma, os centros ópticos em carboneto de silício e íons de terras raras em sólidos também possuem mecanismos de detecção semelhantes. No entanto, a leitura destes sistemas requer a recolha de um número suficiente de fotões como sinais de detecção, o que limita a fidelidade da leitura do estado de spin. Em contraste, os métodos de leitura elétrica comumente usados em dispositivos eletrônicos quânticos proporcionam maior fidelidade de leitura em intervalos de tempo mais curtos.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Chunming Yin da Universidade de Ciência e Tecnologia da China alcançou recentemente progresso no campo da tecnologia quântica baseada em silício, demonstrando a detecção rápida de fotoionização de Er
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único. íons em um nanotransistor de silício. Os resultados foram publicados na revista National Science Review e o primeiro autor deste artigo é o Dr. Yangbo Zhang.
O professor Chunming Yin e seus colaboradores alcançaram pela primeira vez a detecção por fotoionização de Er
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único íons em transistores de elétron único baseados em silício em 2013. No entanto, a velocidade de leitura dos eventos de fotoionização foi significativamente limitada pela largura de banda das medições de corrente DC.
Neste último trabalho, eles empregaram reflectometria de radiofrequência e realizaram com sucesso a detecção rápida de fotoionização de Er
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único íons em transistores de elétron único baseados em silício, e cada evento de ionização pode ser detectado com uma resolução de tempo melhor que 100 nanossegundos. Com base nesta técnica, eles também investigaram o tempo de vida do estado óptico excitado de Er
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único íons em nanodispositivos baseados em silício.
O uso da técnica de detecção de reflectometria por radiofrequência em centros ópticos únicos oferece novas possibilidades para sistemas quânticos ópticos escaláveis. Além disso, este método é promissor para obter leitura rápida de outros centros ópticos únicos em sólidos, avançando assim as aplicações de centros ópticos únicos em sistemas quânticos escaláveis e detecção de alta precisão.
