二維材料中首次實現核自旋量子位控制，或將拓展量子科學技術前沿
發布時間：2022/8/16 10:40:03編輯：Ma Liang
已有1275人關注
據15日發表在《自然·材料》上的論文，美國普渡大學的研究人員通過使用光子和電子自旋量子位來控制二維（2D）材料中的核自旋，實現了在2D材料中寫入和讀取帶有核自旋的量子信息。他們用電子自旋量子位作為原子尺度的傳感器，首次在超薄六方氮化硼中實現了對核自旋量子位的實驗控制。該研究工作開辟了量子科學和技術的新前沿，使原子尺度的核磁共振光譜等應用成為可能。
研究人員使用光和電子自旋量子比特來控制二維材料中的核自旋。
研究人員表示，這是第一個展示2D材料中核自旋的光學初始化和相干控制的工作。
自旋量子位可以被用作傳感器，例如探測蛋白質結構，或者以納米級分辨率探測目標的溫度。捕獲在3D金剛石晶體缺陷中的電子能產生10—100納米范圍的成像和傳感分辨率，而嵌入在單層或2D材料中的量子位可更接近目標樣本，提供更高的分辨率和更強的信號。為實現這一目標，2019年，六方氮化硼中的第一個電子自旋量子位誕生。
研究人員使用光和電子自旋量子比特來控制二維材料中的核自旋。
研究人員表示，這是第一個展示2D材料中核自旋的光學初始化和相干控制的工作。
自旋量子位可以被用作傳感器，例如探測蛋白質結構，或者以納米級分辨率探測目標的溫度。捕獲在3D金剛石晶體缺陷中的電子能產生10—100納米范圍的成像和傳感分辨率，而嵌入在單層或2D材料中的量子位可更接近目標樣本，提供更高的分辨率和更強的信號。為實現這一目標，2019年，六方氮化硼中的第一個電子自旋量子位誕生。
此次，研究團隊在超薄六方氮化硼中建立了光子和核自旋之間的界面。
核自旋可以通過周圍的電子自旋量子位進行光學初始化——設置為已知的自旋。一旦被初始化，就可以用無線電頻率來改變核自旋量子位，本質上是“寫入”信息，或者測量核自旋量子位的變化，即“讀取”信息。他們的方法一次利用3個氮原子核，其相干時間是室溫下的電子量子位的30多倍。2D材料可以直接層疊在另一種材料上，從而形成一個內置的傳感器。
研究人員表示，2D核自旋晶格適用于大規模的量子模擬。它可在比超導量子位更高的溫度下工作。為控制核自旋量子位，研究人員首先從晶格中移除一個硼原子，并用一個電子取代它。電子位于3個氮原子的中心。每個氮核都處于隨機自旋態，可以是-1、0或 1。
研究人員用激光將電子泵浦到自旋態為0，這對氮核的自旋影響可忽略不計。最后，受激電子與周圍的3個氮核之間的超精細相互作用迫使原子核的自旋發生變化。當循環重復多次時，原子核的自旋達到 1狀態，無論重復相互作用如何，它都保持不變。當所有3個原子核都設置為 1狀態時，它們就可用作3個量子位。
微信號：ayiwangapp17
（來源： 科技日報 ）
標簽：核磁共振譜儀,光譜儀,液相色譜儀
- 中國藥科大學600MHz核磁共振譜儀項目公開招標公告 發布時間：2022/12/22 9:59:32
- 一、項目基本情況原公告的采購項目編號：ZYJZC210507QYY166 原公告的采購項目名稱：中國藥科大學600MHz核磁共振譜儀項目公開招標公告（第二次） 首次公告
- 大氣痕量氣體差分吸收光譜儀助力衛星綜合觀測 發布時間：2022/12/13 9:42:05
- 12月9日，高光譜綜合觀測衛星在太原衛星發射中心成功發射。該衛星搭載了寬幅熱紅外成像儀、可見短波紅外高光譜相機、大氣痕量氣體差分吸收光譜儀等多種載荷。其中大氣
- 大連理工大學圓偏振發射光譜儀采購項目競爭性磋商公告 發布時間：2022/12/12 10:10:14
- 項目概況大連理工大學圓偏振發射光譜儀采購項目 采購項目的潛在供應商應在遼寧中晟項目管理有限公司（大連市中山區人民路50號B座2810）獲取采購文件，并于2022年12月22日 09點30分
- 華北電力大學原位粉末光譜儀公開招標公告 發布時間：2022/12/7 9:59:43
- 項目概況華北電力大學原位粉末光譜儀 招標項目的潛在投標人應在北京市豐臺區東旭國際中心C座11層1106室獲取招標文件，并于2022年12月27日 09點30分（北京時間）前遞交投標文件。&
- 浙江大學瞬態與穩態熒光光譜儀公開招標公告 發布時間：2022/11/22 9:50:40
- 項目概況瞬態與穩態熒光光譜儀 招標項目的潛在投標人應在浙江國際招投標有限公司（杭州市文三路90號東部軟件園1號樓3樓317室）獲取招標文件，并于2022年12月12日 13點30分（北京時間）前遞交投
- 東北大學生命健康培育工程/醫工—傅里葉紅外光譜儀（進口）（貼息貸款）競爭性磋商 發布時間：2022/11/14 10:56:00
- 項目概況生命健康培育工程/醫工—傅里葉紅外光譜儀（進口）（貼息貸款） 采購項目的潛在供應商應在遼寧匯誠工程管理咨詢有限公司106室（沈陽市鐵西區云峰南街20-1號）獲取采購文件，并于202
廣告
人物訪談
新聞排行周月
- 1.核酸檢測量由1.5億降至28萬，陽性率降低至5.5%|中疾控發布全國新型冠狀病毒感染疫情情況
- 2.四川：加強醫療資源統籌 實現全省遠程醫療“一張網”
- 3.大海林病防站構建林業有害生物立體監測體系獲國家級先進
- 4.省級兩會新能源話題：新能源開發環境、分布式光伏、“光伏 ”等成熱點
- 5.全新光學活性量子點機制發現
- 6.生態環境部通報2022年12月和1—12月全國環境空氣質量狀況
- 7.上海交通大學機械與動力工程學院激光球桿干涉儀國際招標公開招標公告
- 8.江蘇常州加速建設更高能級的“新能源之都”
- 9.國內高端醫療器械企業發展提速，創新產品將不斷涌現！
- 10.24市列為智能建造試點城市 給建筑業帶來哪些改變
相關新聞