二维材料可以在室温下储存量子信息

　　光学显微镜下六角氮化硼上孤立自旋的艺术表现
　　研究人员发现了一种二维材料，可以在室温下储存量子信息。
　　量子存储器是量子互联网建设中需要解决的主要组成部分，其中量子信息通过光子或光粒子安全地存储和发送。
　　剑桥大学卡文迪什实验室的研究人员与澳大利亚悉尼大学的同事合作，发现了二维材料,六方氮化硼，它可以在室温下从其结构中的原子级缺陷发射单光子。
　　研究人员发现，这些孤立缺陷发出的光提供了一种可以用来存储量子信息的量子属性的信息，称为自旋，这意味着这种材料可能对量子应用有用。重要的是，量子自旋可以通过光和在室温下获得。
　　这一发现最终将支持由二维材料构建的可伸缩量子网络，这种材料可以在室温下工作。研究结果发表在杂志上 自然通讯 .
　　未来的通信网络将使用单光子在世界各地发送信息，这将导致更安全的全球通信技术。
　　建立在量子力学原理上的计算机和网络将比目前的技术更强大、更安全。然而，为了使这种网络成为可能，研究人员需要开发可靠的方法来产生单个的、不可区分的光子，作为量子网络中信息的载体。
　　＂我们可以使用光子将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，存储信息，并将其发送到其他地方，＂剑桥卡文迪什实验室的汉娜·斯特恩博士（Hannah Stern）说，他是这项研究的第一作者之一，同时也是邱士古和约翰·贾曼博士。＂我们需要在室温下能在一定时间内保持量子信息的材料，但我们现有的大多数材料平台都很难制造，只能在低温下工作。＂
　　六角氮化硼是一种二维材料，在大型反应堆中通过化学气相沉积法生长。它既便宜又可扩展。最近的研究揭示了单光子发射体的存在和密集的光学可及自旋系综的存在，但并不是在环境条件下单独孤立的自旋-光子界面。
　　＂通常，这是一种相当无聊的材料，通常用作绝缘体，＂斯特恩说，他是三一学院的初级研究员。＂但是我们发现这种材料中有缺陷可以发射单光子源，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。＂
　　斯特恩和她的同事们在一个小的金天线和一个固定强度的磁铁附近建立了一个六边形氮化硼样品。在房间里用激光照射样品温度，他们能够观察到许多不同的磁场依赖的反应，对光从材料发射。
　　研究人员发现，当他们将激光照射在材料上时，他们能够操纵缺陷的自旋或固有角动量，并将缺陷用作存储量子信息的一种方式。
　　＂通常情况下，这些系统中的信号总是相同的，但在这种情况下，信号会根据我们正在研究的特定缺陷而变化，并且并非所有缺陷都显示出信号，因此仍有许多问题需要发现，＂共同第一作者谷秋实说。＂材料上有很多变化，比如一条毯子覆盖在移动的表面上，你会看到很多波纹，它们都是不同的。＂
　　负责这项工作的Mete Atature教授补充说：＂现在我们已经在室温在这种材料中，下一步将是详细了解它们的光物理，并探索其工作机制可能的应用包括信息存储和量子传感。在这项工作之后，将会有一个有趣的物理流。＂