物理学家开创新型量子传感平台

量子传感器能探测到最微小的环境变化，例如原子对磁场的反应。由于这些传感器能够 "读取 "亚原子粒子的独特行为，因此它们也极大地提高了科学家测量和探测大环境变化的能力。

监测这些微小的变化可以带来广泛的应用--从改善导航和自然灾害预报，到更智能的医学成像和疾病生物标志物检测、引力波探测，甚至是更好的量子通信安全数据共享。

佐治亚理工学院的物理学家们正在开拓新的量子传感平台，以帮助实现这些目标。该研究团队的最新研究 "通过几层厚的六方氮化硼中的自旋缺陷感知自旋波激发 "发表在本周的《科学进展》（Science Advances）上。

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测量平台及机构

该研究团队包括物理学院助理教授Chunhui Du和Hailong Wang，以及佐治亚理工学院的研究人员Jingcheng Zhou、Mengqi Huang、Faris Al-matouq、Jiu Chang、Dziga Djugba和Zhigang Jiang教授及其合作者。

超灵敏平台

新研究利用色彩中心--晶体（杜文斌团队使用钻石和其他二维层状材料）中的小缺陷——进行量子传感研究，这些小缺陷允许光被吸收和发射，同时也赋予晶体独特的电子特性。

通过将这些色心嵌入一种名为六方氮化硼（hBN）的材料中，研究小组希望创造出一种极其灵敏的量子传感器--一种用于开发下一代变革性传感设备的新资源。

就其本身而言，六方氮化硼对量子传感和计算特别有吸引力，因为它可能含有可以用光操纵的缺陷--也就是所谓的 "光活性自旋量子比特"。

氢化硼中的量子自旋缺陷还具有很强的磁敏感性，与其他传统技术相比，它能让科学家"看到 "或 "感知"到更多细节。此外，氢化硼的片状结构与纳米设备等超灵敏工具兼容，使其成为一种特别有趣的研究资源。

该团队的研究在感应自旋波方面取得了关键性突破，Chunhui Du解释说："在这项研究中，我们能够检测到以往研究中根本无法实现的自旋激发。”

探测自旋波是量子传感的基本组成部分，因为这些现象可以长距离传播，使其成为高能效信息控制、通信和处理的理想候选对象。

Chunhui Du解释说："我们首次在实验中展示了二维范德华量子传感——在真实世界环境中使用几层厚的氢化硼，"他强调了这种材料在精确量子传感方面的潜力。进一步的研究可以使我们有可能利用氢化硼薄层中的颜色中心感知原子尺度的电磁特征"。

相关链接：https://phys.org/news/2024-05-physicists-quantum-platform.html

论文链接：https://dx.doi.org/10.1126/sciadv.adk8495