Spin and Quantum Information Lab.
Silicon carbide quantum device. (Credit: Matthias Widmann, University of Stuttgart)
소개 (Introduction)
양자 물리계의 결맞은 제어와 측정 기술의 비약적 발전 덕택에, 양자 정보 기술의 실용화에 대한 기대가 점점 높아져 가고 있다. 스핀 양자정보 연구실(SQIL)에서는 반도체 점결함의 스핀 큐비트를 이용하여 양자 정보 과학을 탐구하고자 한다. 반도체 기반의 스핀 큐비트 소자는 반도체 공정 기술을 이용할 수 있어서 양자 정보 소자 개발에 유리하다는 장점이 있다. 또한, 높은 품질의 반도체 매질에서 잘 고립된 점결함을 생성해 내면, 마치 포획된 단일 원자와 유사한 특성을 갖게 할 수 있다. 특히, 점결함 중에서 강한 빛을 방출할 수 있는 컬러센터(color center)의 경우 단일 광자와 단일 스핀 사이의 스핀-광자 상호작용을 매개할 수 있어서 광자 큐비트를 양자 메모리(스핀 큐비트)와 얽힘(entanglement) 상태에 있게 할 수 있다. 본 연구실에서는 이런 특성을 이용한 양자 리피터 (quantum repeater) 기반의 양자 네트워크 연구, 큐비트를 이용한 정밀 측정 기술과 양자 센서 소자 개발, 스핀-광자 상호작용을 이용한 새로운 자기공명 분광학 기술을 연구한다.
The advances in coherent control and measurement techniques of quantum systems will soon allow the practical use of quantum information technology. The Spin Quantum Information Lab (SQIL) will explore quantum information science using spin qubits of point defects in semiconductors. The semiconductor-based qubit device has an advantage in the development of quantum information devices thanks to the advanced semiconductor fabrication technology. In addition, quantum properties of well-isolated point defects in high-quality semiconductors can be comparable to those of single atoms. In particular, color centers, which are point defects emitting photons, can mediate the spin-photon interaction between photons and spins. Thus, the so-called spin-photon interface can be used to establish entanglement between a photon qubit and a spin qubit (quantum memory). In our lab, we study the spin-photon interface to develop a quantum repeater-based quantum network and quantum sensor devices. We also investigate new magnetic resonance spectroscopy techniques using spin-photon interaction.