據美國物理學家組織網11月3日（北京時間（jiān））報道，最近，美國加利福尼亞大學聖（shèng）芭芭拉分校物理學家發現，碳化矽（guī）中包含的晶格缺陷可以（yǐ）在量子力學水平被操控作為一（yī）種室溫下的量子比特來使用，這一發（fā）現使碳化矽有望成為下一代信息（xī）技術的核心，廣泛應用於電子工業，探索超快計算、納（nà）米傳感（gǎn）等量子物理（lǐ）領域（yù）。相關論文發表在本周出版的《自然》雜誌上。

      在傳統半導體電子（zǐ）設備（bèi）中，晶格缺陷是一種瑕疵，它們會把電子“陷落”固定在特殊晶格位上。但研究小組卻發現，在碳化矽中（zhōng），被晶格缺（quē）陷“陷落”的電子能以某種方式初始化它們的量子態，通過一種光與微波輻（fú）射結合的方式，能對其進行精確操控和測量。這意味（wèi）著，每（měi）個（gè）晶格缺（quē）陷都符合量子比特（tè）的要求，作（zuò）為一種量子力學模擬晶體管來使用。

      “我（wǒ）們期待把這些不完美的瑕疵變得完美（měi）而實用，而不是讓晶體變得完美有序，把這些瑕疵作為未來量子技術的基（jī）礎。”論文作者、該（gāi）校自旋電子及量子計算中心主管、物理學教授大衛?奧斯卡洛姆介紹說，大部分材料的晶格缺陷都（dōu）沒這種屬性，這和材料的原子結構及半導體的電子特征密（mì）切相關。目前已知的（de）唯（wéi）一擁有相同特征的係統是（shì）鑽石中的氮晶（jīng）格空位中心（nitrogen-vacancy center），由氮原子取代了碳原子及鄰近晶格空位（wèi）導致，也（yě）能在室溫下用作量子比特，而其（qí）他物質的量子態要求接近絕對零度。但氮晶格空位中心的鑽石很難生長，給製造集成電路帶來很大困難。

      相比之下，商業中用的高（gāo）質量碳化矽晶（jīng）體直徑能達到幾英寸，很容易用在各種各樣的電子（zǐ）設備、光電設備和電動機械設備中。研究人員指出，碳化矽晶格缺陷適用於紅外光，其能量和目前整個現代電訊網絡所用的光很接近。未來（lái）的集成（chéng）量子設備有著精密（mì）的電子和光學線路，這些獨特的性質讓（ràng）碳化矽成為最有吸引力的候選材料。

      “我們的夢想是能自由設計量子機械設備。就像城市工程師能按照載荷能力、跨度設計橋梁一樣，希望有一天量子工程（chéng）師能按照量子糾纏度、與環境相互作用度等規格指標來設計量子電器設備（bèi）。”論文領導（dǎo）作者、奧斯卡羅姆實驗室研究生威（wēi）廉姆?凱爾說。

    總編輯圈點

      相較於自己“非此即彼”的親戚比特，量子比特就像那隻半死半（bàn）活的“薛定諤貓（māo）”，多了一種“既此又彼”的疊加態。而這點不同（tóng）也標誌了（le）量子計算機和傳統計算機在（zài）運算方式及運算能力（lì）上的截然區別。不過，量子技（jì）術要想得到真正廣泛的（de）應（yīng）用，還必須改變它對環境等客觀因素的嚴苛要求，從“接近絕對（duì）零（líng）度”到“室溫”的變化，無疑就是其中一個重要的進步。這一來（lái）自晶格缺陷的進步也再次告訴我們，換個角度看人待事，往（wǎng）往會有意想不到（dào）的收獲。