Investigadores han desarrollado una novedosa plataforma fotónica Si-sobre-SiC que permite la extracción eficiente de fotones de centros de color de vanadio en carburo de silicio (SiC). Estos centros de vanadio emiten en la banda O de telecomunicaciones y poseen tiempos de vida óptica de microsegundos y tiempos de relajación de espín de segundos, características que los convierten en candidatos prometedores para nodos de redes cuánticas. El principal desafío hasta ahora era la extracción eficiente de fotones del SiC, un material con alto índice de refracción. La nueva plataforma utiliza nanocavidades de silicio que se acoplan evanescentemente a dopantes de vanadio poco profundos en SiC comercial 4H, facilitando la recolección de la línea de cero fonones (ZPL) bajo excitación resonante.

En los conjuntos de vanadio tal como crecen, se observó una fotoluminiscencia mejorada por el efecto Purcell, con anchos de línea de 50 MHz en la quema espectral transitoria, en escalas de tiempo de microsegundos. En muestras diluidas e implantadas, los científicos lograron aislar centros de vanadio individuales, demostrando una emisión de fotón único de alta pureza y un tiempo de vida mejorado por Purcell de 109 ns. La interfaz óptica completa funciona a través de una única fibra con lente, que incluye un láser de repompeo de 905 nm capaz de restaurar el estado de carga del vanadio con una eficiencia del 95%.

Estos resultados son un paso significativo hacia el desarrollo de interfaces espín-fotón escalables y compatibles con procesos de fabricación estándar para la longitud de onda de telecomunicaciones. La plataforma Si-sobre-SiC ofrece una solución práctica para superar las limitaciones de extracción de fotones en materiales de alto índice de refracción, abriendo nuevas vías para la construcción de redes cuánticas robustas y eficientes. La capacidad de integrar estos componentes en procesos de fabricación existentes es crucial para la futura implementación tecnológica.