科技日报北京8月15日电 （实习记者张佳欣）据15日揭晓于《天然 质料》上的论文，美国普渡年夜学的研究职员经由过程使用光子以及电子自旋量子位来节制二维（2D）质料中的核自旋，实现了于2D质料中写入以及读取带有核自旋的量子信息。他们用电子自旋量子位作为原子标准的传感器，初次于超薄六方氮化硼中实现了对于核自旋量子位的试验节制。该研究事情拓展了量子科学以及技能的前沿，使原子标准的核磁共振光谱等运用成为可能。

研究职员暗示，这是第一个展示2D质料中核自旋的光学初始化以及相关节制的事情。

自旋量子位可以被用作传感器，例如探测卵白质布局，或者者以纳米级分辩率探测方针的温度。捕捉于3D金刚石晶体缺陷中的电子能孕育发生10 100纳米规模的成像以及传感分辩率，而嵌入于单层或者2D质料中的量子位可更靠近方针样本，提供更高的分辩率以及更强的旌旗灯号。为实现这一方针，2019年，六方氮化硼中的第一个电子自旋量子位降生。

这次，研究团队于超薄六方氮化硼中成立了光子以及核自旋之间的界面。

核自旋可以经由过程周围的电子自旋量子位举行光学初始化 设置为已经知的自旋。一旦被初始化，就能够用无线电频次来转变核自旋量子位，素质上是 写入 信息，或者者丈量核自旋量子位的变迁，即 读取 信息。他们的要领一次哄骗3个氮原子核，其相关时间是室温下的电子量子位的30多倍。2D质料可以间接层叠于另外一种质料上，从而造成一个内置的传感器。

研究职员暗示，2D核自旋晶格合用在年夜范围的量子模仿。它可于较高的温度下事情。为节制核自旋量子位，研究职员起首从晶格中移除了一个硼原子，并用一个电子代替它。电子位在3个氮原子的中央。每一个氮核都处在随机自旋态，可所以-一、0或者+1。

研究职员用激光将电子泵浦到自旋态为0，这对于氮核的自旋影响可纰漏不计。末了，受激电子与周围的3个氮核之间的超邃密彼此作用迫使原子核的自旋发生变迁。当轮回反复屡次时，原子核的自旋到达+1状况，不管反复彼此作用怎样，它都连结稳定。当所有3个原子核都设置为+1状况时，它们就可用作3个量子位。

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