纠缠的量子位在晶体中单独寻址

固态晶体中的某些原子级杂质具有自旋状态，该自旋状态会持续很长时间，因此可以用作信息的量子位（量子位）。如果杂质在晶体中的位置足够靠近，它们的自旋将相互缠结。可以利用这种纠缠来创建量子计算机的量子逻辑门。

但是，纠缠所需的纳米级分离通常远低于可见光的衍射极限。这意味着用于控制和读取自旋状态的光学激光器通常无法区分单个杂质的自旋。

解决该问题的一种有前途的方法是使用of的稀土离子作为杂质。它们的自旋可以长时间保留量子信息，并且它们与用于光通信的波长的光相互作用。但最重要的是，晶体中的每种离子杂质在其光学跃迁能中都会经历随机的静态位移。这意味着即使无法在空间上解析多个离子的位置，也可以使用它们在被激光照射时吸收和发射的不同波长的光，来控制和读出其自旋状态。

为了利用这一特性，汤普森的研究小组用with离子掺杂了原硅酸钇晶体。然后，他们将系统耦合到光子硅腔，从而增强了离子的光发射，并更容易读出自旋。在样品中的数百个离子中，研究人员将注意力集中在亚微米区域中的六个离子上，调节激光的波长以匹配每个离子。这种方法使他们可以轻松地控制和读出高保真度的单个离子的自旋状态。

汤普森和他的同事们现在希望可以扩大他们的方法，以容纳任意间隔很小的大量稀土离子，从而使它们适合于多量子位系统。至关重要的是，他们指出，该技术可以轻松地集成到现有的通信基础架构中：使用当今的硅设备和光纤在电信频段中传输编码信号。如果得以实现，这将很快使离子缺陷为未来的量子计算机以及超安全量子通信网络提供坚实的基础。