2026年7月8日——伊利诺伊大学香槟分校电气与计算机工程系的研究人员发现了一种新型钻石量子光源，有望帮助克服量子技术面临的诸多挑战。

这项研究由该校电气与计算机工程系研究生Swetapadma Sahoo在助理教授Simeon Bogdanov的研究团队中主导，本科生Jaden Li和Darwon Kim也做出了贡献。伊利诺伊团队还与橡树岭国家实验室、加州大学洛杉矶分校以及法国和俄罗斯的国际合作伙伴开展了合作。

相关发现近日发表于《自然·通讯》，介绍了一种新发现的钻石色心，以伊利诺伊大学命名为IL1。IL1能发出异常明亮且窄带的量子光，由单个光子组成，同时对钻石晶格中常见的晶体振动表现出极佳的鲁棒性。

Bogdanov表示：“钻石不仅仅是一种美丽的宝石。它是一种用于电子、光学、加工和医学领域的重要技术材料。”

钻石的晶体结构可以容纳原子尺度的缺陷，即色心，其行为类似于能发射单个光粒子的人造原子。长期以来，这些色心一直被视为量子技术中有前景的组件，但它们的性能常常受到钻石晶体内微小振动的干扰。这些振动往往会扭曲或抑制发出的光，导致大多数现有量子系统必须在接近绝对零度的深低温环境下运行，以抑制晶格振动。

新发现的IL1色心则表现不同。

IL1并不与大量的整体晶格振动耦合，而是与单一、表现良好的局部振动耦合。这种特定振动不会显著破坏发射，反而有可能被控制和利用，成为一种新型量子资源。

想象一下乘坐高速磁悬浮列车。尽管列车在湍流空气和崎岖地形中以惊人的速度行驶，车内放置的一杯酒却依然保持静止。伊利诺伊大学的研究人员发现，IL1色心的行为与之类似。当周围的钻石晶体振动时，该色心保持显著的隔离状态，产生频率明确的明亮量子光。

这一独特行为可能消除实用量子设备的主要障碍之一。像IL1这样的色心可以在高得多的温度下运行，从而大幅简化未来量子通信系统、传感器和信息技术所需的硬件。

Bogdanov说：“我们没有与材料内部的振动对抗，而是发现了一个与单一、表现良好的振动相互作用的系统，我们最终或许能够控制并利用这种振动。这为我们思考如何设计色心提供了全新的思路。”

对Bogdanov而言，在《自然·通讯》上发表论文不仅是对团队工作的认可，也为未来研究奠定了基础。通过揭示一种此前未知的控制量子行为的物理机制，这一发现可能指导设计更优的钻石及其他材料中的量子发射器，同时推动安全通信和纳米传感等实际应用的发展。

Sahoo说：“通过证明我们可以抑制声子耦合这一长期存在的障碍，我们为新一代量子应用候选材料打开了大门。发现此类新型量子材料不仅对于理解其中的物理机制至关重要，而且最终将有助于通过设计来工程化这些系统。”