在過去十年中，金剛石中的色心已成為量子信息處理以及量子傳感和計量應(yīng)用的重要系統(tǒng)。帶負電的提供了顯著的光學性質(zhì)，例如737nm處的零聲子線熒光、對于低發(fā)射密度樣品的單中心相對共振僅幾百MHz的很窄的非均勻展寬。

       再考慮與金剛石納米結(jié)構(gòu)的有效耦合、微波以及全光學相干控制，這可能使得使用單個中心實現(xiàn)高效的相干的自旋-光子接口成為可能。

       具有反演對稱性，其split-vacancy結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)對一階Stark效應(yīng)不敏感，這可以解釋為什么甚至在非理想的晶體環(huán)境中，共振峰的中心非均勻展寬也是比較窄的。再結(jié)合上由于強自旋軌道耦合，二重簡并的基態(tài)和激發(fā)態(tài)都有較大的level splitting，這些提供了光學精細結(jié)構(gòu)組分的優(yōu)異的分離，優(yōu)于其他固態(tài)系統(tǒng)，例如NV色心或者量子點。與最常用的稀土摻雜晶體相比，非均勻展寬與基態(tài)的splitting之比仍然保有優(yōu)勢，這允許在強相干光-物質(zhì)相互作用和單光子非線性的領(lǐng)域中進行基礎(chǔ)研究和應(yīng)用。相比之下，即使在小樣品體積中， 系綜（ensembles）也能提供較大的與光子相互作用的橫截面，因此允許在固態(tài)的緊湊、可延展器件中觀察到類似效果，適合與波導和片上光子結(jié)構(gòu)集成。

       最近來自牛津大學Clarendon實驗室的Christian Weinzetl、Jonas Nils Becker、Ian A. Walmsley等人。展示了對中心系綜的單光子和雙光子相干操作，并顯示出光學 Hahn echo方案對進一步修正殘余的非均勻展寬帶來的影響的潛力。此外，研究人員通過實施受激拉曼絕熱過程（STIRAP）以及通過strong seededoff-resonant四波混頻(FWM)顯示弱相干態(tài)的有效吸收和放大，在這個僅300nm厚的系綜中展示了強的光-物質(zhì)相互作用。這概述了系綜在實現(xiàn)依賴強光-物質(zhì)相互作用的集成器件方面的巨大潛力，對中心系綜的相干操作的能力將使基于拉曼的光學量子存儲器成為可能。相關(guān)研究發(fā)表在近期的《Physical Review Letters》上。

       文章鏈接：Christian Weinzetl,Johannes G?rlitz, Jonas Nils Becker, Ian A.Walmsley, Eilon Poem, Joshua Nunn,and Christoph Becher，Coherent Control andWave Mixing in an Ensemble of Silicon-Vacancy Centers in Diamond，Phys. Rev. Lett. 122,063601 –Published 12 February 2019

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.063601