固态自旋色心作为量子信息处理的关键平台，在单光子源和量子比特研究中发挥着重要作用。
然而，色心电荷态的不稳定性一直是制约其应用的瓶颈。
当色心电荷态发生转变时，容易引发荧光淬灭，严重影响光子发射的稳定性，进而制约量子系统的可靠性和可扩展性。
同时，如何将易于退相干的自旋态有效转换为更加稳健的电荷态，实现固态色心自旋的单发读取，成为业界亟待解决的科学问题。
碳化硅作为宽禁带半导体材料，因其优异的物理特性和与现有微电子工艺的兼容性，在量子芯片领域备受关注。
传统的碳化硅双空位色心虽然可以通过976纳米光照实现从中性电荷态向负电荷态的转变，但这种转换方式的可控性和应用范围受到限制。
相比之下，碳化硅中存在的改性双空位色心在室温下表现出优良的荧光性质和自旋读出对比度，理论上是量子信息处理的理想载体。
然而，长期以来，科研人员未能在非共振激发条件下观察到改性双空位的电荷态转换现象，这成为制约其实际应用的关键障碍。
为突破这一瓶颈，中国科大研究团队采用氧离子注入技术，在4H碳化硅外延层中制备了高浓度的改性双空位色心。
通过精心设计实验方案，研究人员利用1064纳米和914纳米两种激光分别激发改性双空位色心，在室温条件下成功演示了光电离和光充电过程，实现了可逆电荷态调控。
通过系统测量不同激发光功率下的光电离和光充电曲线，研究团队发现光电离速率和光充电速率与光功率呈现线性关系，进而提出了由载流子陷阱介导的改性双空位电荷态转换模型，为理解这一物理过程提供了新的理论视角。
更为重要的是，研究团队首次证实了改性双空位色心电离过程中的自旋依赖性。
实验表明，改性双空位色心对导带电子的俘获概率受到其自身自旋态的直接影响。
通过施加微波脉冲将色心置于不同自旋态，并分别测量电离过程中的荧光强度衰减，实验结果清晰地验证了这一自旋依赖性特征。
这一发现意义重大，它表明可以通过自旋—电荷态转换机制实现对量子比特的高效读取。
这项成果的取得为碳化硅自旋量子比特的可扩展、可集成电学界面的实现提供了重要科学依据。
相比于其他量子计算平台，碳化硅基量子芯片具有与现有半导体工业高度兼容的优势，有望加快量子计算从实验室走向实用化的进程。
该研究得到了国家科技重大专项、国家自然科学基金委员会以及中国科学技术大学的资助支持。
这项研究成果标志着我国在量子调控技术领域又迈出坚实一步。
从基础理论创新到关键技术突破，中国科研团队正以系统性思维推动量子科技发展。
在建设科技强国的征程中，此类原创性成果的持续涌现，必将为我国在新一轮科技革命中赢得战略主动提供有力支撑。