在量子技术中，需要对原子自旋进行纳米尺度精确的调控，C₆₀富勒烯笼结构为稳定/组装原子自旋提供了很好的方法，而且能够原位进行纳米物理定位尺度调控，但是目前实现单个自旋读数、对富勒烯的内部空间进行可控的填充仍没有合适的手段。有鉴于此，马克斯·普朗克固体研究所Klaus Kern等报道了通过单个的近界面N空位（NV）金刚石在4.7 K中在C₆₀阵列中的¹⁴N@C₆₀基中引发自旋响应，从而通过NV和富勒烯中的电子自旋之间较强的磁偶极相互作用，实现了微波脉冲控制Rabi震荡、同时在组装到富勒烯中的自旋中测试自旋回波。

 本文要点：

（1）

通过金刚石中的N空位，在¹⁴C@C₆₀中实现了可读取、可控的电子自旋。当应用³¹P@C₆₀作为模型，其超精细相互作用比¹⁴N@C₆₀的高一个数量级，从而有望无需通过较强的界面相互作用，就能够控制C₆₀中的自旋。

（2）

通过二级微扰方法建模，发现增强的超精细相互作用、零场分裂现象，进一步靠近控制单个富勒烯中的自旋，为构建组装在富勒烯中的自旋结构的大规模量子机器提供经验，说明了自组装方法构建大规模自旋体的可行方案。

参考文献

Dinesh Pinto, Domenico Paone, Bastian Kern, Tim Dierker, René Wieczorek, Aparajita Singha, Durga Dasari, Amit Finkler, Wolfgang Harneit, Jörg Wrachtrup & Klaus Kern*, Readout and control of an endofullerene electronic spin, Nature Commun 2020, 11, 6405

DOI: 10.1038/s41467-020-20202-3

https://www.nature.com/articles/s41467-020-20202-3