在過(guò)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(jì)量應(yīng)用的重要系統(tǒng)。帶負(fù)電的提供了顯著的光學(xué)性質(zhì)，例如737nm處的零聲子線熒光、對(duì)于低發(fā)射密度樣品的單中心相對(duì)共振僅幾百M(fèi)Hz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(xué)相干控制，這可能使得使用單個(gè)中心實(shí)現(xiàn)高效的相干的自旋-光子接口成為可能。

       具有反演對(duì)稱性，其split-vacancy結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)對(duì)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(qiáng)自旋軌道耦合，二重簡(jiǎn)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(xué)精細(xì)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(diǎn)。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(shì)，這允許在強(qiáng)相干光-物質(zhì)相互作用和單光子非線性的領(lǐng)域中進(jìn)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(dǎo)和片上光子結(jié)構(gòu)集成。

       最近來(lái)自牛津大學(xué)Clarendon實(shí)驗(yàn)室的Christian Weinzetl、Jonas Nils Becker、Ian A. Walmsley等人。展示了對(duì)中心系綜的單光子和雙光子相干操作，并顯示出光學(xué) Hahn echo方案對(duì)進(jìn)一步修正殘余的非均勻展寬帶來(lái)的影響的潛力。此外，研究人員通過(guò)實(shí)施受激拉曼絕熱過(guò)程（STIRAP）以及通過(guò)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(gè)僅300nm厚的系綜中展示了強(qiáng)的光-物質(zhì)相互作用。這概述了系綜在實(shí)現(xiàn)依賴強(qiáng)光-物質(zhì)相互作用的集成器件方面的巨大潛力，對(duì)中心系綜的相干操作的能力將使基于拉曼的光學(xué)量子存儲(chǔ)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