在vdW材料中的电子自旋对于凝聚态物理学和自旋量子学的发展起到非常重要的作用，但是目前人们对vdW材料的核自旋现象还没有很好的研究。

有鉴于此，普渡大学李铜仓(Tongcang Li)等报道在室温条件进行核自旋的光学偏振控制与核自旋的相干控制。

本文要点

（1）

通过六方相BN的负电荷硼原子空位（V_B^-）自旋缺陷实现了对相邻氮原子核自旋进行极化，观测发现激发态能级反交叉位点的核自旋Rabi频率达到单独的核频率的350倍，而且在实验进行核自旋的快速相干控制。

发现电子介导核-核自旋耦合的强度是直接的核-自旋的偶极耦合强度的5个数量级，因此能够控制多个比特。这项工作为控制vdW材料的核自旋，发展量子信息科学技术提供帮助。

（2）

在具有本征电子自旋缺陷的vdW二维材料中通过光实现核自旋的极化，通过六方晶相BN中V_B^-的ESLAC（激发态能级反交叉）和GSLAC（基态能级反交叉），能够在室温和比较宽的磁场区间内对三个距离最近的¹⁴N核自旋进行极化，作者通过ODNMR测试BN的本征缺陷NMR光谱，进一步验证了通过电子自旋实现高强度的核-核自旋耦合，通过这种方式能够控制多个比特。作者同样展示了对核自旋进行超精细结构增强的兆赫（megahertz）相干控制，这种极化核自旋控制技术可能用于量子传感、网络、计算核模拟等领域。

参考文献

Gao, X., Vaidya, S., Li, K. et al. Nuclear spin polarization and control in hexagonal boron nitride. Nat. Mater. (2022)

DOI: 10.1038/s41563-022-01329-8

https://www.nature.com/articles/s41563-022-01329-8