量子技术的实用化之路，或许将迎来一块新的“积木”。美国加州大学圣巴巴拉分校的科学家在硅材料中发现了一种名为碳氮（CN）中心的强韧新型量子结构，这一成果有望为量子技术发展开辟全新路径。相关论文已发表于最新一期的《物理评论B》杂志。
原子尺度的“点缺陷”：量子信息的理想载体
此次发现的CN中心，本质上是一种存在于晶体内部的原子级“点缺陷”，类似于科学家此前在金刚石晶格内发现的氮空位（NV）中心。这些微小的缺陷结构，能够与电子和光巧妙“对话”，发射出携带量子信息的单光子，因此被视为构建量子网络和处理器的理想单元。
从T中心到CN中心：破解稳定性难题
此前，科学家已在硅中发现一种名为T中心的缺陷。T中心能够像NV中心一样长久存储量子信息，且能发射出适合光纤传输的电信波段光——这一特性使其在远距离量子通信中极具应用潜力。T中心由碳和氢原子构成，然而氢原子天性“活泼”，极易在晶体中移动，导致材料制造过程难以把控，设备难以实现可控量产。
正是这一瓶颈，让研究团队将目光投向了不含氢的CN中心。这一全新结构天然规避了制造难题，展现出超越前者的坚固性与稳定性，有望成为量子器件更理想的“积木”。
计算机模拟确认：兼具稳定与光效
研究团队借助先进的第一性原理计算机模拟，从原子层面为CN缺陷精准“画像”。结果显示，CN中心不仅完美复刻了T中心备受青睐的电子与光学特性，更在电信波段展现出稳定而强大的光发射能力，同时自身结构坚固稳定。
硅基量子技术的关键一步
在硅中锁定一个不含氢且能发射电信波段光子的量子光源，是连通量子理论与可扩展技术的关键一步。硅作为现代电子工业的基础材料，若能在此基础上构建量子器件，将极大降低量子技术的产业化门槛。
研究团队表示，后续实验若能证实CN中心的全部潜力，它将作为实用化的量子“积木”，加速量子技术的演进，让未来的量子设备也能深深扎根于硅基沃土。
