存储量子信息的材料只能在低温下工作？新材料或能打破这一缺陷！

存储量子信息的材料只能在低温下工作？新材料或能打破这一缺陷！

未来的通信网络预计将使用单光子在全球范围内发送信息。这将导致更安全的全球通信技术。未来，量子计算机将比现有技术更强大、更安全。然而，为了使这样的网络成为可能，科学家们首先必须开发出可靠的产生单一、无法区分的光子作为跨量子网络的信息载体。

构建量子网络需要发送信息、存储信息并将其发送到其他地方。用于存储量子信息的现有材料制造起来具有挑战性，并且只能在低温下很好地工作。因此，我们也需要在室温下工作的材料。

剑桥大学卡文迪什实验室的科学家与澳大利亚悉尼大学合作，已经确定了可以在室温下从其结构中的原子级缺陷中发射单光子的二维材料。该材料——六方氮化硼价格便宜且可扩展。

光学显微镜下六方氮化硼上孤立自旋的艺术再现 图片来源：顾秋实

研究的共同第一作者、剑桥卡文迪什实验室的 Hannah Stern 博士与 Qiushi Gu 和 John Jarman 博士表示，通常，六方氮化硼通常用作绝缘体。但他们发现这种材料存在可以发射单光子的缺陷，这意味着它可以用于量子系统。如果能让它以自旋的形式存储量子信息，那么它就是一个可扩展的平台。

科学家们在一个微小的金天线和一个固定强度的磁铁附近设置了材料样本。然后，他们在室温下向样品发射激光束，以观察对材料发出的光的几种磁场相关响应。

科学家们发现，通过在材料上照射激光，他们可以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。

共同第一作者顾秋实说，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，信号会根据所研究的特定缺陷而变化，并不是所有缺陷都显示出信号，所以还有许多未知等待探索。整个材料有很多变化，就像盖在移动表面上的毯子一样——你会看到很多涟漪，它们都是不同的。

监督这项工作的 Mete Atature 教授补充说，现在已经在这种材料中确定了室温下光学可访问的孤立自旋，下一步将详细了解它们的光物理学，并探索包括信息存储在内的可能应用的操作机制和量子传感。这项工作之后将会有一系列有趣的物理学。