В ходе исследования было обнаружено, что многие NV-центры остаются стабильными в нужном зарядовом и спиновом состоянии, сохраняя при этом работоспособный оптический цикл, что позволяет инициировать и считывать их спиновые состояния оптическими методами. Важно, что, согласно прогнозам, некоторые конфигурации NV-центров вблизи дислокаций демонстрируют значительно увеличенное время квантовой когерентности по сравнению с NV-центрами в чистом алмазе.

Учёные объясняют это улучшение нарушением симметрии вблизи дислокации, что создаёт специфические состояния, так называемые «часовые переходы», которые защищают кубит от внешнего магнитного шума. Помимо установления стабильности и когерентности, работа предоставила подробные прогнозы оптических и магнитно-резонансных сигнатур, которые могут помочь в экспериментальной идентификации полезных конфигураций NV-дислокаций.

«Хотя не все расположения дефектов подходят для квантовых операций, результаты показывают, что значительная часть отвечает требованиям для функционирования кубитов», — заявил соавтор работы Юй Цзинь, научный сотрудник Института Флэтайрон.

Результаты исследования открывают новый подход к проектированию квантовых устройств: использование дислокаций не как дефектов, которые необходимо устранять, а как «квантовых магистралей», на которых можно размещать и соединять цепочки взаимодействующих кубитов. Этот подход открывает путь к масштабируемым квантовым соединениям в алмазе и, возможно, в других материалах, предлагая многообещающую стратегию для будущих твердотельных квантовых технологий.