量子信息处理依赖于量子比特相互作用来执行计算任务。科学家们正在寻求更高效、准确且快速的量子比特平台。在这个过程中，能够在长寿命物质量子比特和光子之间产生纠缠的系统是至关重要的，这将成为未来量子互联网节点的关键。而量子比特的制造方式也多种多样。
固态自旋引发了研究人员的广泛兴趣，它们自然地存在于固体基质中。这些固态自旋可以相互作用形成量子比特-量子比特门，并且可以通过发射光子产生自旋-光子纠缠。
研究者们在固体中寻找单个量子比特，但需要低自旋密度的基质，以保证它们在光谱上的分离性和单独寻址。在这个挑战中，稀土离子掺杂的晶体提供了强大的系统和可靠的平台。这些离子在固态基质中具有较长的相干时间和不同基态。
ICFO的研究人员展示了在纳米颗粒中定位和检测单个稀土离子的方法，利用光与物质的高效相互作用。他们成功地在纳米颗粒中寻找和探测了铒离子，这为量子信息处理系统的建立提供了关键突破。
研究团队观察到了纳米颗粒中不同的发射峰，并通过激发频率的饱和以及单光子发射的特性，验证了单个离子的存在和发射。这项研究为在纳米尺度使用数百个量子比特提供了新的可能性。
这一突破性研究为未来量子硬件的发展提供了新思路和关键技术，为量子信息处理的前沿探索打开了新的方向。
