據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)11月3日（北京時間）報道，最近，美國加利福尼亞大學圣芭芭拉分校物理學家發(fā)現(xiàn)，碳化硅中包含的晶格缺陷可以在量子力學水平被操控作為一種室溫下的量子比特來使用，這一發(fā)現(xiàn)使碳化硅有望成為下一代信息技術(shù)的核心，廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)，探索超快計算、納米傳感等量子物理領(lǐng)域。相關(guān)論文發(fā)表在本周出版的《自然》雜志上。

　　在傳統(tǒng)半導體電子設(shè)備中，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(fā)現(xiàn)，在碳化硅中，被晶格缺陷“陷落”的電子能以某種方式初始化它們的量子態(tài)，通過一種光與微波輻射結(jié)合的方式，能對其進行精確操控和測量。這意味著，每個晶格缺陷都符合量子比特的要求，作為一種量子力學模擬晶體管來使用。

　　“我們期待把這些不完美的瑕疵變得完美而實用，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(shù)的基礎(chǔ)。”論文作者、該校自旋電子及量子計算中心主管、物理學教授大衛(wèi)?奧斯卡洛姆介紹說，大部分材料的晶格缺陷都沒這種屬性，這和材料的原子結(jié)構(gòu)及半導體的電子特征密切相關(guān)。目前已知的唯一擁有相同特征的系統(tǒng)是鉆石中的氮晶格空位中心（nitrogen-vacancy center），由氮原子取代了碳原子及鄰近晶格空位導致，也能在室溫下用作量子比特，而其他物質(zhì)的量子態(tài)要求接近絕對零度。但氮晶格空位中心的鉆石很難生長，給制造集成電路帶來很大困難。

　　相比之下，商業(yè)中用的高質(zhì)量碳化硅晶體直徑能達到幾英寸，很容易用在各種各樣的電子設(shè)備、光電設(shè)備和電動機械設(shè)備中。研究人員指出，碳化硅晶格缺陷適用于紅外光，其能量和目前整個現(xiàn)代電訊網(wǎng)絡(luò)所用的光很接近。未來的集成量子設(shè)備有著精密的電子和光學線路，這些獨特的性質(zhì)讓碳化硅成為最有吸引力的候選材料。

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