中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子分子物理国家重点实验室的束缚体系量子信息处理研究组近期与新加坡国立大学量子技术中心、清华大学交叉信息研究院等开展合作，在基于金刚石氮空位中心自旋系综的量子信息及量子模拟的理论研究方面取得一系列新进展，相关研究结果发表在2012年的美国物理学会期刊Physical Review A上。
规范场的量子模拟是目前凝聚态物理及冷原子物理等领域的前沿课题之一，这是因为人工规范场的有效模拟有助于理解一系列有趣的物理现象，比如超导涡旋、量子磁阻振荡、量子霍尔效应等。然而，由于具体实验中的各种极端条件的限制，特别是需要超高外场，在普通的固态体系中直接观察到这些与规范场紧密相关的物理现象往往是困难重重。
束缚体系量子信息处理研究组在理论上提出了利用金刚石自旋系综和超导量子电路的复合固态体系来量子模拟规范场的方案。该理论利用室温下拥有超长相干时间的金刚石自旋系综作为量子信息的最好载体，用自旋系综的集体激发来充当玻色粒子的角色，然后运用与空间位置紧密相关的微波相位的精确调制技术，在光子的动量空间里成功模拟出一个超高的人工磁场（图1），产生了类似于作用在带电粒子上的洛伦兹力的物理效果，为直接观察到理论上预言的超高磁场下的单电子的Hofstadter蝴蝶能谱(图2)提供一种新的可能途径。
相关研究结果发表在近期的美国物理学会期刊Physical Review A 86, 012307 (2012)上，其文章中的图形被美国物理学会挑选为Physical Review A杂志的2012年月度Kleidoscope的图片。
基于连续变量的量子信息处理也是当前一个重要的科学与技术问题。该研究小组的理论研究显示，在金刚石自旋系综和超导量子电路的复合固态体系中，只要巧妙设计外部驱动场，并结合超导量子电路体系的良好操控性和扩展性，可以基于操控人工库环境的思想来实现远距离的自旋系综之间的微波光场压缩态，这为研究大规模的连续变量量子信息处理提供了理论基础。该研究的相关工作发表在美国物理学会期刊Physical Review A 85, 022324 (2012)上。
以上研究得到国家重点基础研究发展计划和国家自然科学基金委面上项目的资助。
图1：动量空间下的干涉模式图
图2：不同晶格大小下的基态能谱图
近日，中国科大郭光灿院士团队孙方稳课题组和国家同步辐射实验室/核科学技术学院邹崇文课题组合作，制备了基于二氧化钒(VO?)相变薄膜的类脑神经元器件，并利用金刚石中氮-空位（NV）色心作为固态自旋量子传......
金刚石纳米线是一种一维的金刚石基纳米碳材料，具有与碳纳米管相媲美的强度，但其应用一直受限于产物结构的无序性。近日，北京高压科学研究中心研究人员以生物基平台化合物脱水粘酸（2,5-呋喃二甲酸）作为反应单......
金刚石，带隙宽、热导率高、击穿场强高、载流子迁移率高、耐高温、抗酸碱、抗腐蚀、抗辐照，优越的性能使其在高功率、高频、高温领域等方面发挥重要作用，可以说，金刚石是目前最有发展前途的半导体材料之一，其经典......
当29岁下肢瘫痪的病人平托（J.Pinto）穿戴着由脑信号控制的外骨骼，在2014年巴西圣保罗世界杯开幕式上，踢出为比赛开球的第一脚时，所有的瘫痪病人都看到了曙光。从此，脑机接口（Brain-Comp......
近日，北京高压科学研究中心曾桥石研究员带领的国际研究团队发明了一种通用的“金刚石纳米压舱”复合材料，不需要传统压力装置的支撑，就可以实现物质高压力状态的永久封存。该突破为实现高压材料的实际应用迈出了关......
北京高压科学研究中心研究员曾桥石带领的国际研究团队合成了一种由金刚石构成的纳米压力舱，能够把物质的高压状态永久封存其中。高压态物质因此可以摆脱传统压力装置的束缚，如普通材料一样在常压条件下独立存在，从......
原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/8/484527.shtm 本报北京8月17日电（记者袁于飞）近日，北京高压科学研究中心曾桥石研究员......
图（a）石墨-金刚石界面原子像；（b）石墨-金刚石共格界面及结构基元示意图；（c）Gradia样品图；（d）Gradia杂交碳的硬度；（e）Gradia杂交碳的电阻率在国家自然科学基金项目（批准号：5......
北京高压科学研究中心毛河光院士与郑海燕、李阔课题组，在极端高温高压条件下首次合成具有专一tube(3,0)结构的碳-氮有序间隔排列超细金刚石纳米线，并发现芳香体系在高压下的[1,3,5]协同加成机理，......
近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所极端环境量子物质中心团队利用金刚石对顶砧加压装置研究了高压下二氧化硫的物性，首次在二氧化硫中发现了压力诱导的可逆非晶多形态相变，相关研究成果以Press......