2026年6月25日——未来的量子网络将依赖于两种截然不同的量子信息载体之间的可靠“握手”：能够存储和处理信息的固态量子比特，以及能够将信息在远距离节点间传输的光子。来自QuTech的研究团队展示了金刚石基量子发射器与纳米光学腔中捕获光子之间高效且相干的接口。这是迈向未来量子处理器之间既快速又可靠连接的重要一步。他们还展示了对传输光的近乎完全控制，并证明其制造方法在数百个腔体中均有效，这为规模化扩展发出了令人鼓舞的信号。该研究成果发表于《PRX》期刊。

当今的经典互联网以比特形式发送信息。然而，未来的量子互联网将以量子比特（qubit）的形式发送和分发量子信息。这将实现安全通信、量子计算机的盲访问以及网络流量负载均衡的超快速协调等全新应用。要使这一切在实际中成为现实，每个网络节点都需要在芯片上存储和处理信息的物质量子比特与实现节点间动态、长距离连接的光之间，建立起高度可靠的接口。

一条有前景的技术路径是利用金刚石中的色心：即在原本规则的碳原子晶格中引入可控的缺陷。在锡空位中心（通常缩写为SnV）中，一个锡原子与缺失的碳原子一同被引入金刚石晶格。这种SnV中心在固体内部表现为一个类似原子的量子系统，因此具备了对于网络构建极为有用的特性，例如存储和处理量子信息的能力，以及固有的光接口。最近的研究已展示了利用基于SnV的系统作为可接入网络的构建单元所取得的激动人心的进展。

通过将SnV中心与捕获光子的光学腔相结合，连接网络节点的强大协议得以实现。但一直存在一个关键挑战：即使缺陷能发射光子，这些协议也需要与光的相互作用是相干的——这意味着光子和发射器必须“保持步调一致”足够长的时间，以执行量子协议，而不会被噪声淹没。在纳米光子器件中实现这种相干性尤其困难，因为发射器必须承受附近的噪声，并且制造过程必须一致地产生高质量的结构。

研究人员构建了金刚石光子晶体腔——一种捕获和集中光子的微小结构——并研究了嵌入在光强最强位置附近的SnV中心。他们报告了一种可扩展的制造结果：在两个独立的芯片上，他们测量了327个器件，其平均质量和成品率都很高——这一点很重要，因为未来的量子网络将需要大量此类器件，而不仅仅是一个。

在两个重点展示的器件中，腔体使SnV能够将光子更强烈地发射到所需的光学模式中。此外，当调谐到共振时，单个SnV几乎可以完全阻断通过腔体的光传输，这表明一个量子发射器可以强有力地控制一束光粒子。最后，通过测量光学线宽（一种量化相互作用“锐利”和稳定程度的方法），他们展示了相干协同性超过1，这是一个广泛认可的阈值，表明系统运行在适合高保真度量子操作（而不仅仅是明亮的发射）的区间。

实现超过1的相干耦合是一个实际的里程碑。指导该研究的Ronald Hanson解释道：“这一结果预示着有用的量子相互作用能够主导退相位噪声，从而为远程节点之间更快、更可靠的纠缠生成打开了大门。此外，在我们与富士通合作的量子计算项目背景下，这一结果对于高效地将量子比特模块连接成一台大型计算机至关重要。”