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推進(jìn)量子技術(shù)！科學(xué)家破解室溫下量子信息存儲(chǔ)難題
2024年05月22日 14:28:30
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：8755
研究人員發(fā)現(xiàn)，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(wǎng) 項(xiàng)目成果】目前，納米材料和納米結(jié)構(gòu)是當(dāng)今新材料研究領(lǐng)域中最富有活力、對(duì)未來經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展都有著十分重要影響的研究對(duì)象，也是納米科技中最為活躍、最接近應(yīng)用的重要組成部分。納米半導(dǎo)體材料——量子材料脫穎而出，并以其跨時(shí)代意義的應(yīng)用前景，給科學(xué)界帶來了無(wú)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(jié)合在一起。但有時(shí)，在這些層內(nèi)部會(huì)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(fā)射可見光范圍內(nèi)的光，具有光學(xué)躍遷，并且可以充當(dāng)電子的局部陷阱。由于hBN中的這些“原子缺陷”，科學(xué)家現(xiàn)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(chǎng)相互作用。
英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)，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(huán)境條件下表現(xiàn)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(shí)間推移保留量子信息。研究人員發(fā)現(xiàn)，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(jié)果顯示，如果將特定的量子態(tài)信息傳輸?shù)诫娮幼孕?，這些信息就會(huì)被存儲(chǔ)約百萬(wàn)分之一秒，這使該系統(tǒng)成為一個(gè)非常有前途的量子應(yīng)用平臺(tái)。雖然百萬(wàn)分之一秒很短，但難得的是這個(gè)系統(tǒng)不需要特殊條件，就可在室溫下存儲(chǔ)自旋量子態(tài)。
這一發(fā)現(xiàn)意義重大，因?yàn)槟軌蛟诃h(huán)境條件(室溫)下?lián)碛辛孔有再|(zhì)的材料十分罕見，此次發(fā)現(xiàn)還凸顯了二維材料在推進(jìn)量子技術(shù)方面的潛力。這一發(fā)現(xiàn)為未來的技術(shù)應(yīng)用鋪平了道路，特別是在傳感技術(shù)方面。
(資料來源：科技日?qǐng)?bào))
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