劍橋大學(xué)卡文迪什實驗室的研究人員與澳大利亞悉尼大學(xué)的同事合作，發(fā)現(xiàn)了一種二維材料——六方氮化硼——可以在室溫下去除其結(jié)構(gòu)中的原子級缺陷。發(fā)射單個光子。

研究人員發(fā)現(xiàn)，從這些孤立的缺陷發(fā)出的光提供了有關(guān)量子特性的信息，該量子特性可用于存儲量子信息，稱為自旋，這意味著該材料可用于量子應(yīng)用。重要的是，量子自旋可以在室溫下通過光來實現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)最終可能支持由可在室溫下運行的二維材料構(gòu)建的可擴展量子網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果發(fā)表在期刊《Nature Communications》 上。

劍橋大學(xué)卡文迪什實驗室的漢娜·斯特恩博士表示：“我們可以利用光子將信息從一個地方發(fā)送到另一個地方，但如果我們要建立一個真正的量子網(wǎng)絡(luò)，我們需要發(fā)送信息、存儲信息”

六方氮化硼是在大型反應(yīng)器中通過化學(xué)氣相沉積生長的二維材料。它便宜且可擴展。最近的努力揭示了單光子發(fā)射器的存在以及光學(xué)可訪問自旋的密集集合的存在，但不是在環(huán)境條件下運行的單獨隔離的自旋光子界面。

三一學(xué)院初級研究員斯特恩說：“通常，這是一種相當(dāng)無聊的材料，通常用作絕緣體。但我們發(fā)現(xiàn)這種材料存在缺陷，可以發(fā)射單光子，這意味著它可以如果我們能夠讓它在自旋中存儲量子信息，那么它就是一個可擴展的平臺?！?

斯特恩和她的同事在一根微小的金天線和一塊具有設(shè)定強度的磁鐵附近放置了一個六方氮化硼樣品。通過在室溫下向樣品發(fā)射激光，他們能夠觀察到對材料發(fā)出的光的許多不同的依賴于磁場的響應(yīng)。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們用激光照射材料時，他們能夠操縱缺陷的自旋或固有角動量，并利用缺陷作為存儲量子信息的一種方式。