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研究人員開發(fā)新型二維材料 可在室溫下存儲(chǔ)量子信息

時(shí)間：2022-03-14 11:40:48 來源： cnBeta.COM

來自劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的研究人員與澳大利亞悉尼大學(xué)的同事合作，發(fā)現(xiàn)了一種二維材料 - 六方氮化硼（hexagonal boron nitride），它可以在室溫下從其結(jié)構(gòu)的原子級缺陷中發(fā)射出單光子。

研究人員發(fā)現(xiàn)，從這些孤立的缺陷中發(fā)出的光給出了關(guān)于一種可用于存儲(chǔ)量子信息的量子特性的信息，即自旋，這意味著這種材料可以用于量子應(yīng)用。重要的是，量子自旋可以通過光和在室溫下訪問。這一發(fā)現(xiàn)最終可以支持由二維材料構(gòu)建的、可以在室溫下運(yùn)行的可擴(kuò)展的量子網(wǎng)絡(luò)。該結(jié)果報(bào)告在《Nature Communications》雜志上。

劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的漢娜·斯特恩博士說：“我們可以用光子把信息從一個(gè)地方發(fā)送到另一個(gè)地方，但如果我們要建立真正的量子網(wǎng)絡(luò)，我們需要發(fā)送信息，儲(chǔ)存它，并把它發(fā)送到其他地方。我們需要能夠在室溫下保持一定時(shí)間的量子信息的材料，但我們目前得到的大多數(shù)材料平臺(tái)在制造上具有挑戰(zhàn)性，而且只在低溫下工作良好”。

六角氮化硼是一種二維材料，在大型反應(yīng)器中通過化學(xué)氣相沉積法生長。它很便宜而且可以擴(kuò)展。最近的努力揭示了單光子發(fā)射器的存在和光學(xué)可及自旋的密集集合的存在，但沒有單獨(dú)隔離的自旋-光子界面在環(huán)境條件下運(yùn)行。

三一學(xué)院初級研究員 Stern 表示：“通常，這是一種相當(dāng)無聊的材料，通常被用作絕緣體。但是我們發(fā)現(xiàn)，這種材料中存在著可以發(fā)射單光子的缺陷，這意味著它可以用于量子系統(tǒng)。如果我們能讓它在自旋中存儲(chǔ)量子信息，那么它就是一個(gè)可擴(kuò)展的平臺(tái)”。

斯特恩和她的同事在一個(gè)微小的黃金天線和一個(gè)設(shè)定強(qiáng)度的磁鐵附近設(shè)置了一個(gè)六邊形氮化硼樣品。通過在室溫下向該樣品發(fā)射激光，他們能夠觀察到從該材料上發(fā)出的光有許多不同的磁場依賴反應(yīng)。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們用激光照射材料時(shí)，他們能夠操縱缺陷的自旋或固有角動(dòng)量，并將缺陷作為存儲(chǔ)量子信息的一種方式。

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