研究人员开发新型二维材料 可在室温下存储量子信息

来自剑桥大学卡文迪许实验室的研究人员与澳大利亚悉尼大学的同事合作，发现了一种二维材料 - 六方氮化硼（hexagonal boron nitride），它可以在室温下从其结构的原子级缺陷中发射出单光子。

研究人员发现，从这些孤立的缺陷中发出的光给出了关于一种可用于存储量子信息的量子特性的信息，即自旋，这意味着这种材料可以用于量子应用。重要的是，量子自旋可以通过光和在室温下访问。这一发现最终可以支持由二维材料构建的、可以在室温下运行的可扩展的量子网络。该结果报告在《Nature Communications》杂志上。

剑桥大学卡文迪许实验室的汉娜·斯特恩博士说：“我们可以用光子把信息从一个地方发送到另一个地方，但如果我们要建立真正的量子网络，我们需要发送信息，储存它，并把它发送到其他地方。我们需要能够在室温下保持一定时间的量子信息的材料，但我们目前得到的大多数材料平台在制造上具有挑战性，而且只在低温下工作良好”。

六角氮化硼是一种二维材料，在大型反应器中通过化学气相沉积法生长。它很便宜而且可以扩展。最近的努力揭示了单光子发射器的存在和光学可及自旋的密集集合的存在，但没有单独隔离的自旋-光子界面在环境条件下运行。

三一学院初级研究员 Stern 表示：“通常，这是一种相当无聊的材料，通常被用作绝缘体。但是我们发现，这种材料中存在着可以发射单光子的缺陷，这意味着它可以用于量子系统。如果我们能让它在自旋中存储量子信息，那么它就是一个可扩展的平台”。

斯特恩和她的同事在一个微小的黄金天线和一个设定强度的磁铁附近设置了一个六边形氮化硼样品。通过在室温下向该样品发射激光，他们能够观察到从该材料上发出的光有许多不同的磁场依赖反应。研究人员发现，当他们用激光照射材料时，他们能够操纵缺陷的自旋或固有角动量，并将缺陷作为存储量子信息的一种方式。