量子计算具备经典计算所无法比拟的优势和前景。其中基于自旋的固态量子计算由于使用固态体系中电子自旋(核自旋)作为量子比特,从而有相干时间长,逻辑门操作速度快,单量子比特读出等优势[1],因此成为研究的热点。我们使用商用X波段脉冲电子顺磁共振谱仪开展相关研究,取得的成果为:1.国际上首次利用最优动力学解耦技术提高固态体系中电子自旋的相干时间,将伽玛射线辐照的丙二酸单晶中的电子自旋退相干时间从0.04μs提高到了30μs,同时研究和比较两种动力学解耦脉冲序列的性能,并且讨论该固态体系中相关的退相干机制,该工作发表在《Nature》杂志上[2]。2.我们还首次将动力学解耦技术成功应用到保护两体纠缠,在掺杂磷原子的单晶硅样品中,将赝纠缠寿命从0.4μs提高到了30μs,工作发表在《Physical Review Letters》[3]。然而,随着研究的深入,我们深感商用谱仪的局限性。我们发现商用谱仪所能提供的对电子自旋和核自旋调控能力有限,已经不能满足前沿领域发展的要求。因此,我们自主研制脉冲式电子顺磁谱仪来开展科研工作,并取得以下成果:1.完成我国首个具有自主知识产权的X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪的研制。该谱仪不仅具备八个独立微波脉冲通道(商用谱仪为六个),而且还提供快速调制幅度和相位的脉冲输出(商用谱仪所不具备的功能),提升了对电子自旋的操控能力,同时某些重要性能指标上已经超越了商用谱仪。2.完成自主研制S波段光探测磁共振谱仪,实现了对单电子自旋态的制备,操控以及读出,并使用该平台开展基于金刚石中氮缺陷(金刚石色心)的量子计算实验研究。国际上首次完成室温下在金刚石色心体系中实现量子算法的演示,探索并展示了该物理体系进行量子计算的潜力,该工作发表在《Physical Review Letters》[4]。3.我们将动力学解耦技术应用到量子测量中,实验观测到了量子测量的性能得到了提高。我们将金刚石色心体系中单电子自旋设计成为一个干涉仪来观测一个未知相位差?,随着体系T2时间被动力学解耦脉冲延长,我们成功观测到量子测量性能获得提升。五动力学解耦脉冲控制下量子测量性能在与单动力学解耦脉冲控制情形相比提高了大约4倍,与经典的测量方案相比,则提高了大约24倍。