在量子計算與傳感技術的探索之路上，科研人員最近取得了一項引人注目的新進展。他們發現了一種全新的方法，通過精確操控材料的磁性開關，可以實現更加穩定的量子態，為量子計算機的發展提供了新的可能性。
這項研究的核心是溴硫化鉻這種特殊的材料。它的原子層極薄且以堆疊的方式存在，形象地被科研人員比喻為千層酥。溴硫化鉻在量子信息的存儲上展現出了驚人的潛力，不僅能夠利用電荷、光子和磁性來存儲信息，還可以通過類似聲音的振動（聲子）來實現。但最讓物理學家感到振奮的是，它能夠借助磁控激子來鎖定量子數據。
激子其實并非新生事物，當光子激發電子并留下空穴時，就會形成激子。然而，在溴硫化鉻中，激子的行為卻顯得尤為奇特。在大約-141攝氏度的低溫環境下，溴硫化鉻的原子層會被磁化，且相鄰原子層的磁場方向相反。一旦溫度超過這個臨界值，磁性就會消失，激子便能在材料中自由移動。
令人關注的是，由于溴硫化鉻的材料厚度僅有一個原子層，激子被嚴格限制在一條線上，無法隨意移動。這種一維的束縛就像給激子穿上了一件“緊身衣”，大大減少了外界對量子信息的干擾，使得信息能夠更長時間地保持而不易丟失。
在最新發表于《自然·材料》雜志的研究中，科研人員利用20束超短紅外激光脈沖對溴硫化鉻進行了照射，隨后再用另一束激光將激子激發到更高的能量狀態。出乎意料的是，他們觀測到了兩種不同類型的激子，而原本預期只會有一種。
這一發現的關鍵在于激光的照射方向。當從不同角度發射激光時，激子要么整齊地排列成一行，要么擴散成三維的混亂狀態。這種差異為提升量子態的穩定性提供了寶貴的資源。
雷根斯堡大學的魯珀特·胡貝爾教授表示：“磁序成為了一種新的調控手段，可以塑造激子及其相互作用，這可能會為未來的電子和信息技術帶來革命性的變革。”
目前，研究團隊正在深入探索這些激子是否可以轉化為磁自旋激發。如果能夠實現這一目標，那么光、自旋和電荷之間就可以實現量子信息的自由交換。密歇根大學的馬基洛·克拉教授指出：“從長遠來看，我們有望構建出能夠利用光子傳輸信息、電子處理信息、磁性存儲信息以及聲子調制和轉換信息到新頻率的量子設備，甚至可能同時利用這三種或全部四種特性。”
