硅材料中發(fā)現(xiàn)新型量子“積木”_快看點(diǎn)

來源：科技日報(bào) 時(shí)間：2026-03-02 12:56:43

【資料圖】

美國加州大學(xué)圣巴巴拉分校科學(xué)家在硅材料中發(fā)現(xiàn)了一種強(qiáng)韌的新型量子“積木”——碳氮（CN）中心。這一成果或?qū)榱孔蛹夹g(shù)發(fā)展開辟新路徑。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《物理評(píng)論B》雜志。

此次發(fā)現(xiàn)的CN中心，本質(zhì)上是一種存在于晶體內(nèi)部的原子級(jí)“點(diǎn)缺陷”，類似于科學(xué)家此前已在金剛石晶格內(nèi)發(fā)現(xiàn)的氮空位（NV）中心。這些微小的缺陷結(jié)構(gòu)，能與電子和光巧妙“對(duì)話”，發(fā)射出攜帶量子信息的單光子，是構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)和處理器的理想單元。

此前，科學(xué)家已在硅中發(fā)現(xiàn)一種名為T中心的缺陷，它能像NV中心一樣長久存儲(chǔ)量子信息，且能發(fā)射出適合光纖傳輸?shù)碾娦挪ǘ喂狻中心由碳和氫原子構(gòu)成，但氫原子天性“活潑”，極易在晶體中移動(dòng)，使材料制造過程難以把控，設(shè)備難以可控量產(chǎn)。

團(tuán)隊(duì)此次從無氫的CN中心身上看到了曙光。這一不含氫的全新結(jié)構(gòu)，天然規(guī)避了制造難題，展現(xiàn)出超越前者的堅(jiān)固性與穩(wěn)定性，有望成為量子器件更理想的“積木”。

團(tuán)隊(duì)借助先進(jìn)的第一性原理計(jì)算機(jī)模擬，從原子層面為CN缺陷“畫像”。結(jié)果顯示，CN中心不僅完美復(fù)刻了T中心備受青睞的電子與光學(xué)特性，更在電信波段展現(xiàn)出穩(wěn)定而強(qiáng)大的光發(fā)射能力，且自身結(jié)構(gòu)堅(jiān)固穩(wěn)定。

在硅中鎖定一個(gè)不含氫且能發(fā)射電信波段光子的量子光源，是連通量子理論與可擴(kuò)展技術(shù)的關(guān)鍵一步。后續(xù)實(shí)驗(yàn)若能證實(shí)其全部潛力，CN中心將作為實(shí)用化的量子“積木”，加速量子技術(shù)的演進(jìn)，讓未來的量子設(shè)備也能扎根于硅基沃土。

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標(biāo)簽：量子中心電子 CN 科學(xué)家發(fā)現(xiàn) 積木

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