物理學家在2D材料中演示室溫量子存儲

在只有幾個原子厚的材料中，微觀的裂縫有可能推進許多量子技術，新的研究表明，使我們更接近量子網絡和傳感器的廣泛使用。

現在，將量子數據存儲在電子的自旋特性中，稱為自旋相干性，需要非常特殊和精細的實驗室設置。如果沒有精心控制的環境，這是無法做到的。

在這里，一個國際研究小組設法證明了在室溫下可觀察到的自旋相干性，利用了一種稱為六方氮化硼（hBN）。

“結果表明，一旦我們將某個量子態寫入這些電子的自旋上，這些信息就會存儲大約百萬分之一秒，使該系統成為量子應用的非常有前途的平臺。說來自英國劍橋大學的物理學家Carmem Gilardoni。

“這可能看起來很短，但有趣的是，這個系統不需要特殊條件——它甚至可以在室溫下存儲自旋量子態，并且不需要大磁鐵。

hBN層通過材料本身內置的分子力保持鎖定在一起，但是在合成或加工材料時可能會出現缺陷。這提供了可以捕獲電子的微小位置。

研究人員不僅能夠捕獲和觀察hBN缺陷中的電子，而且還能夠使用光來操縱它們。這是第一次這種類型的實驗在正常的環境溫度下。

根據該團隊的測量結果，hBN的使用顯示出穩定的量子存儲的前景 - 即使量子態現在只能存儲一小部分秒，但有跡象表明它最終可以擴大規模。

“使用這個系統向我們強調了新材料基礎研究的力量，”說來自英國曼徹斯特大學的物理學家漢娜·斯特恩（Hannah Stern）。

“至于hBN系統，作為一個領域，我們可以利用其他新材料平臺中的激發態動力學，用于未來的量子技術。

保持量子態和量子信息穩定并免受干擾是持續的挑戰對于不斷尋找新材料和新技術以提高穩定性的科學家來說。

該團隊現在正在研究將旋轉存儲時間增加到百萬分之一秒以上的方法。提高缺陷的可靠性和質量從它發出的光。

隨著進展的進行，緩慢但肯定，我們將能夠開發更先進的量子傳感器——能夠監測宇宙中的微小變化——以及用于超快速、超安全信息傳輸的量子網絡。

“每個有前途的新系統都將擴大可用材料的工具包，朝著這個方向邁出的每一步都將推動量子技術的可擴展實施。說嚴厲。

該研究已發表在自然材料.

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