量子技术发展依赖于量子比特能否长时间保持量子态，自旋相干时间是衡量其稳定性的重要指标。然而，环境“噪声”易使量子比特失去相干性。二维材料因厚度减小，可减少与量子比特相互作用的同位素数量，为量子比特提供安静环境。

芝加哥大学普利兹克分子工程学院研究人员在npj 2D Materials and Applications发表论文，创建高通量计算策略，为寻找理想二维材料和基底提供数据驱动方法。论文第一作者Michael Toriyama称，目前仅少数二维材料被探索用作量子比特载体，该领域缺乏全面路线图确定新候选材料。新论文概述计算策略，预测数千种与衬底接触的二维材料中量子比特的相干时间。研究团队利用自动化框架，计算一千多种单层材料的自旋相干时间，发现189种材料可能支持比金刚石更长的相干时间。

研究资深作者Giulia Galli表示，像WS2和几种Au-氧硒化物等材料特别有前景，预测相干时间在几十毫秒内。这些化合物含强磁矩原子核少，且许多原子天然存在于无自旋同位素中。共同作者詹嘉伟称，它们的结构基元可能适合容纳具有理想电子特性的量子比特。但量子比特位于衬底上，研究团队评估超1500种二维材料-衬底组合，发现衬底选择不当会显著降低量子比特相干性。某些氧化物材料有助于保持二维基质长自旋相干时间。作者还开发分析模型，扩大搜索范围，确定500多种新候选材料。

这项研究传递出明确信息：潜在有用的二维量子材料远比已知丰富。通过结合高通量模拟、数据驱动建模和物理洞察，为系统性发现二维系统中的下一代量子比特载体提供蓝图，还预示利用人工智能启发式生成模型设计全新二维材料的研究方向。加利说：“这种数据驱动策略至关重要，将使稳健、可扩展的量子设备目标更接近现实。”

更多信息： 作者：Michael Y. Toriyama 等人，标题：《寻找具有长自旋量子比特相干时间的二维材料的策略》，发表于：npj 2D Materials and Applications (2025)。