人们常说，只见树木不见森林。但仔细观察树木往往能发现茂密而荆棘丛生的整体。斯坦福大学的一个研究小组正是这样做的，他们试图解决钻石中棘手的量子信息问题。

钻石是承载量子信息的明星材料，但它也带来了挑战：钻石中嵌入的量子信息信号往往杂乱无章、前后矛盾。科学家已经对这种矛盾现象给出了解释，但他们需要一种方法来检查钻石的组成部分，以找出罪魁祸首。

由詹妮弗·迪翁领导的斯坦福研究小组正是这么做的，他们使用强大的显微镜放大了钻石的原子级结构。在发表于《国家科学院院刊》的一篇论文中，该团队证明，钻石内部的杂色在很大程度上解释了钻石中嵌入的量子比特发出的不稳定信号。

“之前没有很好的方法将量子比特的结构与发射信号关联起来，但研究人员会观察到发射中存在相当大的异质性，”Q-NEXT 副主任、斯坦福大学材料科学教授兼放射学教授迪翁说。“我们解决了这个问题，将原子尺度结构与量子特性联系起来。”

硅空位

该团队研究了一种称为硅空位中心的量子比特。从钻石中移除两个碳原子，并用一个硅原子代替。由于一个原子取代了两个原子，因此硅原子两侧均有一个间隙——一个半填充的空穴。

硅空位中心对于量子传感器来说很有前景，量子传感器可以实现比当今最佳工具高出许多倍的精度，对于量子通信网络来说也是如此，因为量子通信网络由于其量子性质，几乎可以防窃听。