卡文迪许实验室的科学家在正常条件下发现了六方氮化硼（hBN）的自旋相干性，为量子技术的应用提供了新的前景。
卡文迪许实验室的研究人员发现，一种称为六方氮化硼（hBN）的材料中的单个“原子缺陷”在室温下保持自旋相干性，并且可以使用光来操纵。
自旋相干性是指电子自旋能够随着时间的推移保留量子信息。这一发现意义重大，因为在环境条件下能够具有量子特性的材料非常罕见。
发表在《自然材料》杂志上的研究结果进一步证实，室温下可获得的自旋相干性比研究人员最初想象的要长。“结果表明，一旦我们将某个量子态写入这些电子的自旋上，这些信息就会存储~百万分之一秒，使该系统成为量子应用的非常有前途的平台，”该论文的合著者Carmem M. Gilardoni说，卡文迪许实验室的Rubicon博士后研究员。
“这可能看起来很短，但有趣的是，这个系统不需要特殊条件——它甚至可以在室温下存储自旋量子态，并且不需要大磁铁。
六方氮化硼的特性
六方氮化硼 （hBN） 是一种超薄材料，由堆叠的单原子厚层组成，有点像纸片。这些层通过分子之间的力结合在一起。但有时，这些层中存在“原子缺陷”，类似于分子被困在其中的晶体。这些缺陷可以吸收和发射可见光范围内的光，并具有明确的光学跃迁，并且它们可以充当电子的局部陷阱。由于hBN中的这些“原子缺陷”，科学家们现在可以研究这些被俘电子的行为。他们可以研究自旋特性，它允许电子与磁场相互作用。真正令人兴奋的是，研究人员可以在室温下利用这些缺陷中的光来控制和操纵电子自旋。
这一发现为未来的技术应用铺平了道路，特别是在传感技术方面。
然而，由于这是第一次有人报告该系统的自旋相干性，因此在它成熟到足以进行技术应用之前，还有很多研究需要研究。科学家们仍在研究如何使这些缺陷变得更好、更可靠。他们目前正在探索我们可以将自旋存储时间延长到什么程度，以及我们是否可以优化对量子技术应用很重要的系统和材料参数，例如缺陷随时间变化的稳定性以及该缺陷发出的光的质量。
未来展望和结束语
“使用这个系统向我们强调了材料基础研究的力量。至于hBN系统，作为一个领域，我们可以利用其他新材料平台中的激发态动力学用于未来的量子技术，“该论文的第一作者Hannah Stern博士说，他在卡文迪许实验室进行了这项研究，现在是皇家学会大学研究员和曼彻斯特大学的讲师。
未来，研究人员正在考虑进一步开发该系统，探索从量子传感器到安全通信的许多不同方向。
“每个有前途的新系统都将拓宽可用材料的工具包，朝着这个方向迈出的每一步都将推动量子技术的可扩展实施。这些结果证实了层状材料实现这些目标的前景，“领导该项目的卡文迪许实验室负责人Mete Atatüre教授总结道。
