香港中文大学刘仁保教授近日应武汉物数所曹更玉研究邀请来所访问，并于5月30日为该所师生做了题为“Control of spin decoherence and applications (自旋退相干的控制及其应用)”的学术报告。

当环境的尺度相比于中心自旋足够大，这样来自中心自旋对于环境的反作用是可以忽略的。随着当代量子科学的发展，相对于中心自旋体系，外界环境的尺度已经越来越小，在这种条件下，必须要采用基于量子力学的模型来处理退相干效应。

报告中，刘仁保教授介绍了他利用金刚石中的N-V空位-色心构成的单电子自旋体系理论研究其中心电子自旋和周围的数百个碳十三核自旋相互耦合，研究了不能用经典噪声理论来解释的反常退相干现象。反常量子退相干现象表明了电子自旋周围碳十三核自旋噪声的量子特性。由于核自旋噪声和中心自旋相互作用的存在，在利用动力学解耦技术翻转中心电子自旋时，核自旋也被相干地控制了。这一研究表明，微观尺度的外界环境所表现出来的量子特性，并非是一种无用的噪声，而是可以用来进行量子信息处理的有用资源。例如，金刚石N-V空位-色心构成的单电子自旋体系的中心电子自旋具有寿命很长的量子态，其对微弱磁场极其敏感，当以微波脉冲反覆翻转该自旋电子，便会生成指纹图谱般的信号振荡，可用来确定单分子结构的位置，有望使核磁共振的灵敏度大大提升至单分子尺度，有助研发超高速运算能力的量子计算机。另外，报告中就其在原子磁力计、量子多体相关性等方面的潜在应用展开讨论。

刘仁保教授的报告深入浅出，生动翔实，引起了该所诸多师生的极大兴趣。报告会后，刘教授还参观了原子分子光物理（AMOP）研究部部分实验室，并与相关课题组就展开合作的可能性进行了探讨。