基于六方氮化硼中自旋缺陷的量子传感与成像

六方氮化硼（hBN）中的色心近来已成为新一轮量子应用的有前途候选者。得益于 hBN 的高稳定性与二维（2D）层状结构，hBN 中的色心可作为稳健的量子发射器，易于集成到芯片上的纳米光子与等离激元结构中。更重要的是，近来发现的 hBN 中光可寻址自旋缺陷提供了光子与电子自旋间的量子接口，用于量子传感应用。研究最充分的 hBN 自旋缺陷——带负电的硼空位（$V_B^-$）自旋缺陷——已被用于静态磁场、磁噪声、温度、应变、核自旋、液体中的顺磁自旋、RF 信号等方面的量子传感，乃至更多。特别地，带有自旋缺陷的 hBN 纳米片可与 2D 磁性或其他材料形成范德瓦耳斯（vdW）异质结构，用于原位量子传感与成像。本综述总结了利用 hBN 中自旋缺陷进行纳米与微米尺度量子传感的快速发展领域。我们介绍了 hBN 自旋缺陷的基本属性、量子传感协议，以及近期利用 hBN 自旋缺陷实现量子传感与成像的实验演示。我们还讨论了提升其灵敏度的方法。最后，我们展望了 hBN 自旋缺陷的一些潜在发展与应用。