科技日報訊（記者劉霞）美國加州大學聖巴巴拉分校科學家在矽材料中發現了一種強韌的新型量子“積木”——碳氮（CN）中心。這一成果或將為量子科技發展開闢新路徑。相關論文發表於新一期《物理評論B》雜誌。
此次發現的CN中心，本質上是一種存在於晶體內部的原子級“點缺陷”，類似於科學家此前已在金剛石晶格內發現的氮空位（NV）中心。這些微小的缺陷結構，能與電子和光巧妙“對話”，發射出攜帶量子資訊的單光子，是構建量子網絡和處理器的理想單元。
此前，科學家已在矽中發現一種名為T中心的缺陷，它能像NV中心一樣長久存儲量子資訊，且能發射出適合光纖傳輸的電信波段光。T中心由碳和氫原子構成，但氫原子天性“活潑”，極易在晶體中移動，使資料製造過程難以把控，設備難以可控量產。
團隊此次從無氫的CN中心身上看到了曙光。這一不含氫的全新結構，天然規避了製造難題，展現出超越前者的堅固性與穩定性，有望成為量子器件更理想的“積木”。
團隊借助先進的第一性原理電腦類比，從原子層面為CN缺陷“畫像”。結果顯示，CN中心不僅完美複刻了T中心備受青睞的電子與光學特性，更在電信波段展現出穩定而强大的光發射能力，且自身結構堅固穩定。
在矽中鎖定一個不含氫且能發射電信波段光子的量子光源，是連通量子理論與可擴展科技的關鍵一步。後續實驗若能證實其全部潜力，CN中心將作為實用化的量子“積木”，加速量子科技的演進，讓未來的量子設備也能紮根於矽基沃土。