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推進量子技術！科學家破解室溫下量子信息存儲難題
2024年05月22日 14:28:30
來源：化工儀器網 點擊量：8759
研究人員發現，在室溫下，可以利用這些缺陷中的光來控制和操縱電子自旋。
【化工儀器網 項目成果】目前，納米材料和納米結構是當今新材料研究領域中最富有活力、對未來經濟和社會發展都有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最為活躍、最接近應用的重要組成部分。納米半導體材料——量子材料脫穎而出，并以其跨時代意義的應用前景，給科學界帶來了無限遐想。
層狀二維材料六方氮化硼(hBN)是一種超薄材料，由堆疊在一起的單原子層組成。這些層通過分子間作用力結合在一起。但有時，在這些層內部會存在“原子缺陷”。就像困在晶體中的分子一樣，這些缺陷可以吸收和發射可見光范圍內的光，具有光學躍遷，并且可以充當電子的局部陷阱。由于hBN中的這些“原子缺陷”，科學家現在可以研究這些被捕獲電子的行為，如電子的自旋特性，這種特性允許電子與磁場相互作用。
英國劍橋大學卡文迪許實驗室科學家首次發現，層狀二維材料六方氮化硼(hBN)中的“單原子缺陷”可以將量子信息在室溫下保留幾微秒。在hBN中，單一的“原子缺陷”在環境條件下表現出自旋相干，并且這些自旋可以用光來控制。自旋相干性指的是一種電子自旋，能夠隨時間推移保留量子信息。研究人員發現，在室溫下，可以利用這些缺陷中的光來控制和操縱電子自旋。
此次研究結果顯示，如果將特定的量子態信息傳輸到電子自旋上，這些信息就會被存儲約百萬分之一秒，這使該系統成為一個非常有前途的量子應用平臺。雖然百萬分之一秒很短，但難得的是這個系統不需要特殊條件，就可在室溫下存儲自旋量子態。
這一發現意義重大，因為能夠在環境條件(室溫)下擁有量子性質的材料十分罕見，此次發現還凸顯了二維材料在推進量子技術方面的潛力。這一發現為未來的技術應用鋪平了道路，特別是在傳感技術方面。
(資料來源：科技日報)
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