我們許多人都知道，量子比特（英文：Qubit，又稱為Q比特），是量子系統中最小的數據存儲單元，類似於傳統電腦計算過程中眾所周知的比特位。傳統電腦使用的是0和1，量子電腦雖然也是使用0跟1，但不同的是，量子電腦的0與1可以同時計算。在傳統系統中，一個比特在同一時間，只有0或1，不是0就是1，不是1就是0，只存在一種狀態。
量子比特可以是1同時也可以是0，兩種狀態同時存在，這種特性叫量子疊加，從而隨著量子位數量的增加而提供指數級更大的計算空間。量子糾纏進一步增強了這種獨特的數據處理能力，糾纏是量子力學的另一個神奇特性，其中一個量子位的狀態，能夠在沒有任何物理連接的情況下指示另一個量子位的狀態，例如使它們全為1。愛因斯坦稱其為「遠距離的怪異動作」。這是量子電腦計算獨有的特性。
但是，當前的量子比特卻不如傳統比特那麼容易操作，主要問題之一是量子比特的不穩定性以及其運行所需的極端低溫條件。如今，最流行的量子比特類型是超導材料或單個原子上的量子比特。這些量子比特都必需僅僅在極低的溫度下存在，因此需要持續不斷的系統冷卻成本。到目前為止，僅創建了量子計算機的原型。
現在，一個由美國、俄羅斯、匈牙利、瑞典組成的研究團隊發現了一種製造在室溫下工作的穩定量子比特的方法。這一新研究成果將為創建能夠在室溫下運行的量子計算機的應用開闢了新的前景。而且，該研究結果還可以用於創建高精度磁力計、生物傳感器和新的量子網際網路技術。該研究論文發表在《自然通訊》上。
科學家們找到了一種使用另一種材料碳化矽（SiC）製造穩定的半導體量子比特的方法。這種方法將要簡單得多且成本更低。碳化矽半導體材料已經被認為是產生量子位的有前途的材料，但是有時這樣的量子位在室溫下會立即降解。因此，科學家旨在弄清楚可以確保量子位穩定運行的結構性的修改與優化。
例如，已經知道，可以在金剛石晶格中的點缺陷上創建量子位。缺陷的發生是由於一個碳原子（C）被氮原子（N）取代，並且附近有一個空位（V）。研究結果表明，這樣的量子比特將在室溫下成功運行。
研究人員說：「為了產生量子位，使用雷射激發晶格中的點缺陷，當發射光子時，該缺陷開始發光。我們發現這是由於特定的缺陷所致，在該缺陷中，單個的「位移」原子層，稱為堆垛層錯，出現在晶格中的兩個空位附近。」
現在已經知道哪種結構特徵將使碳化矽量子比特在室溫下工作，可以通過化學氣相沉積等方法人工創建該特徵。這一新研究成果將為創建能夠在室溫下運行的量子計算機的應用開闢了新的前景。
科學家們一致認為，量子計算機將具有不可思議的計算能力。量子計算機有望為藥物設計、數據科學、天文學和材料化學等領域中的複雜問題提供強大的計算能力，這些問題目前甚至在超級計算機上也難以解決。同時，量子技術已經在許多領域中使用，例如超安全通信線路。目前世界各大科技組織都在積極地研製與爭奪建造世界上第一臺通用量子計算機。
參考：Viktor Ivády et al. Stabilization of point-defect spin qubits by quantum wells, Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-019-13495-6