理学院量子光学研究团队在基于金刚石NV center单自旋体系与超导谐振腔强耦合机制及操控研究方面取得重要进展。该团队李蓬勃副教授、李福利教授等人与北京大学肖云峰教授、奥地利维也纳技术大学Peter Rabl教授等人合作，从理论上提出了微波谐振腔和镶嵌在金刚石纳米机械振子中的单个NV center之间的相干量子接口。这项研究成果最近发表在美国物理学会应用物理领域顶级期刊《物理评论：应用》 (Phys. Rev. Applied 4，044003 (2015))上, 并被选为编辑推荐（Editors’ Suggestion）论文。

    在基于混合量子体系的量子信息处理方面，一个重要而难以解决的问题是找到一个联结单自旋体系与超导量子电路的接口。一方面，单自旋体系可以作为超导量子比特承载的量子信息的存储器，另一方面，利用此接口可以实现自旋比特间的可控相互作用，为基于单自旋体系的量子信息处理奠定基础。团队成员创新的提出了利用金刚石纳米横梁和微波谐振腔光子通过介电相互作用耦合在一起，此方案的显著优点在于可以扩展到纳米机械振子阵列，而且可以作为存储芯片用于大规模量子信息处理。

单NV center、金刚石纳米机械振子及超导共面波导腔混合体系示意图

    这项研究工作得到国家自然科学基金重点项目、面上项目以及中央高校基本科研业务费的支持。

    文章链接：http://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.4.044003