Kavitäts-verstärkte einzelne künstliche Atome in Silizium

Künstliche Atome in Festkörpern sind führende Kandidaten für Quanten-Netzwerke, skalierbare Quantencomputing und Sensorik, da sie langlebige Spins mit mobilen photonischen Qubits kombinieren. Kürzlich hat sich Silizium als vielversprechendes Wirtsmaterial herauskristallisiert, in dem künstliche Atome mit langen Spin-Kohärenzzeiten und Emissionen im Telekommunikationsband kontrollierbar gefertigt werden können. Dieses Feld nutzt die Reife der Siliziumphotonik, um künstliche Atome in die weltweit fortschrittlichsten Mikroelektronik- und Photonikplattformen zu integrieren. Ein gegenwärtiger Engpass ist jedoch die von Natur aus geringe Emissionsrate dieser Atome, die durch Kopplung an eine optische Kavität angegangen werden kann. Hier demonstrieren wir kavitäts-verstärkte einzelne künstliche Atome in Silizium (G-Zentren) bei Telekommunikationswellenlängen. Unsere Ergebnisse zeigen eine Verstärkung ihrer Null-Phonon-Linien-Intensitäten zusammen mit hochreiner Einzelphotonenemission, während ihre Lebensdauer statistisch unverändert bleibt. Wir schlagen die Möglichkeit zweier unterschiedlicher existierender Typen von G-Zentren vor, was neue Einblicke in die Eigenschaften von Silizium-Emittern bietet.