最新突破：室温下量子相干时间创新纪录
大浪资讯（3月3日）—— 中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室在量子科学技术领域取得重大进展。该实验室通过研发高纯金刚石量子材料制备与固态自旋系统全噪声谱表征技术，成功揭示了非局域自旋-晶格相互作用主导的新型噪声机制，并突破了这一机制带来的相干时间经验极限，实现了在室温下具有最长相干时间的单自旋系统。
突破传统极限，发表《科学进展》
相关研究成果已于3月1日在线发表在《科学进展》杂志上，论文题目为“Solid-state spin coherence time approaching the physical limit”。
量子技术基石：室温下超长量子相干时间
室温下发展具有超长量子相干时间的量子系统，是量子科学技术发展的基石。尽管过去几十年间，通过材料合成和噪声抑制技术，在实现长相干时间单自旋系统方面已取得显著进展，但电子自旋相干时间始终未能突破T2= T1/2的经验极限，无法达到量子体系热耗散所导致的T2=2T1物理极限。这一现象背后的物理机制一直是个谜。
创新技术揭示全新噪声谱
为破解这一难题，研究团队以金刚石中的单自旋系统为研究对象，创新性地发展了高纯金刚石量子系统的制备技术和固态自旋系统噪声全频谱表征技术。通过材料合成与物理调控技术的联合创新，研究团队揭示了一种全新的噪声谱，为固态电子自旋相干时间受限于T2=T1/2经验极限的现象提供了全新的物理理解。
非局域自旋-晶格相互作用成关键
进一步研究发现，非局域模式的自旋-晶格相互作用是当前固态系统电子自旋相干时间受限于经验极限的主导因素。这一发现挑战了传统观点，即局域自旋-晶格相互作用是主导机制。通过对这一新噪声机制的深入理解，研究团队发展了相应的噪声抑制技术，使得金刚石单自旋量子系统的相干时间首次突破了长期以来的经验极限，接近物理极限，实现了目前室温下具有最长相干时间（4.34毫秒）的单电子自旋系统。
技术突破推动固态量子技术发展
该成果发展的技术为探索固态材料内部丰富的相互作用机制提供了新的研究手段，能够为优化各类固态量子系统提供理论指导，从而推动固态量子技术的发展，具有重要的科学意义和应用价值。
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图解： 1. 金刚石NV色心能级示意图。 2. MHz-GHz宽频谱弛豫探测技术。 3. 自旋态弛豫曲线。 4. 弛豫谱构建揭示在低于1MHz频谱范围内的新噪声。
图解： 1. 不同阶动力学解耦曲线。 2. 相干时间随不同动力学解耦阶数的变化，平台区域为通常所观测到的经验极限。 3. 相干丢失的完整噪声谱刻画，由自旋-自旋噪声、传统自旋晶格弛豫以及新发现的非局域自旋-晶格噪声共同主导。