维尔茨堡大学 氮化硼原子层中自旋缺陷(红色)的相干控制示意图
氮化硼由硼(黄色球体)和氮(蓝色球体)组成，位于带状线上
自旋缺陷由激光激发，其状态通过光致发光读出
量子位既可以被带状线的微波脉冲(浅蓝色)操纵，也可以被磁场操纵
学分:安德烈亚斯·戈特舒尔/维尔茨堡大学 氮化硼是一种技术上令人感兴趣的材料，因为它与其他二维晶体结构非常兼容
因此，它为人工异质结构或建立在其上的具有全新性质的电子器件开辟了道路
大约一年前，德国巴伐利亚州(JMU)维尔茨堡大学朱利叶斯-马克西米利安物理研究所的一个团队成功地在氮化硼层状晶体中创造了自旋缺陷，也称为量子位，并通过实验进行了鉴定
最近，由弗拉基米尔·迪亚科诺夫教授领导的团队
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学生安德里亚斯·戈特舒尔和小组组长PD博士
安德烈斯·斯珀里奇成功地迈出了重要的下一步:相干控制这种自旋缺陷，即使在室温下
研究人员在影响深远的《《科学进展》》杂志上报道了他们的发现
尽管大流行，这项工作是在澳大利亚悉尼科技大学和加拿大特伦特大学的紧密国际合作下进行的
更精确地测量局部电磁场 弗拉基米尔·迪亚科诺夫解释说:“我们预计，一旦将具有可控自旋缺陷的材料用于传感器，它们将能够对局部电磁场进行更精确的测量。这是因为，根据定义，它们位于周围世界的边界，需要对其进行测绘。”
可想到的应用领域是医学成像、导航、需要无接触电磁场测量的任何地方，或者是信息技术
安德烈亚斯·斯珀里奇补充说:“研究团体对这方面最佳材料的搜索尚未完成，但有几个潜在的候选人。”
“我们相信，我们找到了一个新的候选物，它因其平坦的几何形状而脱颖而出，为电子领域提供了最佳的集成可能性
" 自旋相干时间的限制被巧妙地克服了 JMU的研究人员计划实现这样一种堆叠结构
它由金属石墨烯(底部)、绝缘氮化硼(中间)和半导体二硫化钼(顶部)组成
红点代表一个氮化硼层中的单自旋缺陷
该缺陷可以作为堆栈中的局部探针
学分:安德烈亚斯·戈特舒尔/维尔茨堡大学 氮化硼的所有自旋敏感实验都是在JMU进行的
“我们能够测量特有的自旋相干时间，确定它们的极限，甚至巧妙地克服这些极限，”一位高兴的安德烈亚斯·戈特舒尔博士说
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学生和出版物的第一作者
自旋相干时间的知识对于估计量子应用中自旋缺陷的潜力是必要的，并且长的相干时间是非常理想的，因为人们最终想要执行复杂的操作
戈特舒尔用简单的术语解释了这个原理:“想象一个陀螺仪绕着它的轴旋转
我们已经成功地证明了这种微型陀螺仪存在于氮化硼层中
现在我们已经展示了如何控制陀螺仪，我
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例如，使它偏转任何角度，甚至不接触它，最重要的是，控制这种状态
" 相干时间对邻近的原子层反应灵敏 “陀螺仪”(自旋状态)的无接触操纵是通过脉冲高频电磁场，即谐振微波实现的
JMU的研究人员还能够确定“陀螺仪”保持其新方向的时间
严格地说，偏转角在这里应该被看作是一个简化的例子，说明一个量子比特可以呈现许多不同的状态，而不仅仅是像比特一样的0和1
这跟传感器技术有什么关系？晶体中的直接原子环境影响被操纵的自旋状态，并可大大缩短其相干时间
安德烈亚斯·斯珀里奇解释说:“我们能够显示出相干性对最近的原子和原子核的距离、磁性杂质、温度和磁场的反应是多么敏感——因此量子位的环境可以从相干时间的测量中推断出来。”
目标:具有旋转装饰氮化硼层的电子器件 JMU团队的下一个目标是实现一个人工堆叠的二维晶体，由不同的材料制成，包括一个自旋轴承组件
后者的基本构件是原子级薄的氮化硼层，其包含具有可接近自旋状态的光学活性缺陷
“在二维装置中，不仅通过光学，而且通过电流来控制自旋缺陷及其周围环境，将会特别有吸引力
这是一个全新的领域，”弗拉基米尔·迪亚科诺夫说
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