量子技术被认为有望利用原子尺度物质的特性，推动计算、通信与传感等领域的发展。要将量子效应转化为可用设备，关键在于找到既具备理想量子性质、又便于制造的物理实现路径。由于硅是现有计算机芯片的基础材料，并与成熟的半导体产业体系兼容，在硅中寻找可作为量子构建模块的量子比特，已成为相关研究的重要方向。

加州大学圣塔芭芭拉分校材料学教授Chris Van de Walle领导的计算材料研究团队在一项新研究中报告称，他们在硅中识别出一种稳健的新型量子比特，命名为“CN中心”。研究成果已发表在《物理评论B》（Physical Review B）。

量子比特的一种实现方式是利用晶体中的原子级缺陷。研究人员指出，典型案例包括钻石中的NV中心，其由一个氮原子与一个空位（缺失的碳原子）构成。这类缺陷能够与电子和光相互作用，并可发射单光子，从而用于量子信息传输或量子网络中的信息处理。

在硅体系中，近期受到关注的一类缺陷是“T中心”。相关研究显示，T中心能够以与NV中心相当的长时间存储量子信息，并且其发光位于电信波段，即适合在光纤中低损耗传输的波长范围。不过，T中心由碳和氢原子组成，其中氢的参与使其对制造条件更为敏感。研究人员表示，氢原子在晶体中易于移动且在加工过程中难以控制，从而增加了器件制造的重复性与可靠性难度。

在上述背景下，Van de Walle团队提出了替代方案：CN中心，由碳和氮原子组成。该项目负责人、团队博士后Kevin Nangoi表示，与T中心不同，CN中心不含氢，因此在稳定性与器件实现方面更具优势。

研究团队采用先进的第一性原理计算模拟，对CN中心进行了原子尺度建模。研究人员称，此类模拟可用于预测尚未在实验中实现的新体系材料特性，从而为后续器件设计与制造提供依据。

团队校友、现任美国海军研究实验室博士后Mark Turiansky表示，计算结果显示，CN中心再现了使T中心在量子应用中具有吸引力的关键电子与光学特性，尤其体现在结构稳定以及能够发射电信波段光。

研究人员指出，在硅中识别出一种不含氢、且可发射电信波长量子光的发射体，被视为连接量子科学研究与可扩展技术实现的重要进展。Van de Walle表示，若后续实验能够证实相关预测，CN中心有望成为量子器件的实用构建模块，并在继续使用硅材料体系的前提下推动先进量子技术的发展。