量子计算机或许能够解决当今最快的超级计算机都无法解决的科学问题，而量子传感器可能能够测量到当今最敏感的传感器都无法测量的信号。量子比特(qubits)是这些设备的基本构建单元。科学家们正在研究几种用于量子计算和传感应用的量子系统。

自旋量子比特就是一种量子系统，它是基于对构成量子比特的半导体材料中缺陷处的电子自旋方向的控制。缺陷可以出现在与构成半导体的主要材料不同的少量材料上。研究人员最近展示了如何基于碳化硅中的铬缺陷制造高质量的自旋量子比特。

许多研究人员正在探索碳化硅中的铬缺陷作为自旋量子比特的潜力。这些自旋量子比特的一个优点是它们发出的光的波长与电信光纤兼容。这意味着它们可能对通过光纤连接量子比特的量子网络有用。不幸的是，材料的质量问题限制了这些自旋量子比特的生存能力。

来自美国芝加哥大学的研究人员最近研究了在碳化硅中制造铬缺陷的新方法。他们将铬离子注入在碳化硅中，然后将其加热到1600摄氏度以上。这样做产生了一种具有更高量子比特质量的自旋缺陷材料。这一结果可能会导致与当今半导体和光纤技术兼容的量子通信。

越来越多的量子计算机和量子传感器的商业化尝试，意味着人们已经在特定类型的量子比特上投入了大量的资金。然而，研究人员必须克服许多挑战才能实现有价值的量子计算、通信和传感。首先，他们需要更好地理解各种类型量子比特的基本限制。

自旋量子比特非常有趣，因为与许多其他类型的量子比特相比，电子自旋可以长时间的存储信息。此外，这种量子比特可以在室温下运行，并且可以使用光学器件进行控制和读取。光学接口对于这项技术的发展是非常重要的，因为光子可以利用现有的电信光纤网络长距离的传输量子信息。

芝加哥大学的研究表明，将铬离子注入在已商用的碳化硅衬底，然后在高温下退火，就会产生可用于自旋量子比特的单自旋缺陷。在研究人员继续在寻找理想量子比特的过程中，他们也可以用同样的方法来制造含有钒或钼缺陷的材料。（编译:Qtech）