加州大学圣巴巴拉分校的研究人员在硅材料中发现了一种稳健的新型量子比特，称为CN中心，该成果近日发表在《物理评论B》期刊上。这一发现有望为量子技术提供更易制造且稳定的量子构建模块。

量子比特可以基于晶体中的原子级缺陷。此前研究聚焦于硅中的T中心，它由碳原子和氢原子构成，能够在电信波段发光——该波段的光可通过光纤低损耗传输。但T中心中氢的存在使其结构脆弱，对制备条件敏感，氢原子在晶体中易移动且难以控制，给可重复的器件制造带来挑战。

在新研究中，克里斯·范德瓦勒教授领导的计算材料研究小组发现了一种替代方案：CN中心，它由碳原子和氮原子组成。“与T中心不同，这种缺陷不含氢，因此会更稳定，也更容易在实际器件中实现，”项目负责人、博士后研究员凯文·南戈伊表示。研究团队利用先进的第一性原理计算机模拟方法，在原子尺度对缺陷进行了建模。

参与项目的马克·图里安斯基指出：“我们的研究结果表明，CN中心重现了使T中心在量子应用中具有吸引力的关键电子和光学特性;该中心结构稳定，并且能够产生电信波段的光。”图里安斯基是研究小组成员，现为美国海军研究实验室博士后研究员。在硅中发现不含氢的电信波长量子光发射器是弥合量子科学与可扩展技术差距的重要一步。

范德瓦勒展望道：“如果实验证实，CN中心可以作为量子器件的实用新构建模块，有可能加速先进量子技术的发展，同时使用与当今电子产品相同的硅材料。”该研究获得了美国能源部科学办公室基础能源科学项目的资助。

出版详情：作者：JK Nangoi等人，标题：《碳氮复合物作为硅中 T 中心的替代方案》，发表于：《物理评论 B》(2026)。期刊信息：Physical Review B，arXiv