Spin-active color centers in silicon carbide for telecom-compatible quantum technologies

Kwantumcommunicatie dankzij onzuiverheden

Het promotieonderzoek van Tom Bosma was erop gericht kleurencentrumdefecten in siliciumcarbide met interessante eigenschappen te identificeren en karakteriseren. Deze experimenten waren volledig optisch, waarbij hij lasers gebruikte met instelbare golflengtes. Mogelijke toepassingen voor deze defectsystem bestaan uit bijvoorbeeld kwantumcommunicatie op lange afstand en (bio) sensoren.

Bosma ontdekte dat ensembles van molybdeen vervuilingsatomen in SiC de geschikte elektronische en magnetische eigenschappen voor kwantum-bit (qubit) toepassingen hebben. Daarbij heeft hij spinrelaxatietijden van langer dan secondes gemeten bij lage temperaturen. Ook onderzochten hij het optreden van electromagnetically induced transparency (EIT)  in divacancy defect ensembles. Dit kwantum-fysische fenomeen zou het mogelijk maken om enkele fotonen op te slaan in een materiaal. In vaste stoffen treedt echter vaak een spreiding op van de waarden van bepaalde materiaaleigenschappen. Deze inhomogeniteiten verhinderen normaal gesproken het tot stand komen van EIT. Bosma bestudeerde juist hoe dit probleem succesvol uit de weg te gaan is.

Verder keek Bosma of SiC in te zetten is als platform voor geïntegreerde optische toepassingen die gemakkelijk te combineren zijn met de bestaande halfgeleiderarchitectuur. Om dit te bereiken maakte hij een nieuwe structuur van een kristallijne golfgeleider van siliciumcarbide. Hiervoor gebruikte hij lagen met verschillende elektronische dotering om zichtbaar en infrarood licht in te sluiten in het materiaal.

Tom Bosma verrichtte zijn promotieonderzoek bij de afdeling Fysica van Nano Devices van het Zernike Institute for Advanced Materials.

Zie ook: Onzuiverheden maken kwantumcommunicatie door glasvezel mogelijk

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/edffd7f3-a088-4cef-95c9-f658503c30b4