新的研究表明，只有几个原子厚的材料中的微观裂缝有可能推动多种量子技术的发展，使我们更接近量子网络和传感器的广泛使用。
目前，将量子数据存储在电子的自旋特性中，称为自旋相干性，需要非常特殊和精细的实验室设置。如果没有精心控制的环境，这是无法做到的。
在这里，一个国际研究小组设法利用称为六方氮化硼（hBN）的层状二维材料中的微小缺陷，展示了室温下可观察到的自旋相干性。
“结果表明，一旦我们将某个量子态写入这些电子的自旋上，这些信息就会存储大约百万分之一秒，使该系统成为量子应用的非常有前途的平台，”英国剑桥大学的物理学家Carmem Gilardoni说。
“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。
hBN层通过材料本身内置的分子力保持锁定在一起，但是当材料被合成或加工时，缺陷可能会出现。这提供了可以捕获电子的微小位置。
研究人员不仅能够捕获和观察hBN缺陷中的电子，而且还能够使用光来操纵它们。这是在正常环境温度下进行此类实验的首次。
根据该团队的测量结果，hBN的使用显示出稳定的量子存储的前景 - 即使量子态现在只能存储一小部分秒，但有迹象表明它最终可以扩大规模。
“使用这个系统向我们强调了新材料基础研究的力量，”英国曼彻斯特大学的物理学家Hannah Stern说。
“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。
保持量子态和量子信息的稳定和免受干扰是科学家面临的一项持续挑战，他们一直在寻找新材料和新技术来提高稳定性。
该团队现在正在研究将自旋存储时间增加到百万分之一秒以上的方法，提高缺陷的可靠性和从中发出的光的质量。
随着进展缓慢但肯定，我们将能够开发更先进的量子传感器——能够监测宇宙中的微小变化——以及用于超快速、超安全信息传输的量子网络。
“每个有前途的新系统都将扩大可用材料的工具包，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，”斯特恩说。
该研究已发表在《自然材料》杂志上。
