科学家突破室温量子光源成本瓶颈

量子光源通常极不稳定，其发光可能如夜空繁星般闪烁，亦可能如电量耗尽的电筒般逐渐熄灭。然而，俄克拉荷马大学最新发表于《自然·通讯》的研究表明，为胶体量子点添加分子覆盖层可使其实现稳定发光，为开发经济型量子技术开辟新路径。

量子点（QD）的尺寸极其微小——若将单个量子点放大至棒球大小，则同等比例下棒球将大如月球。这类纳米材料已广泛应用于计算机显示器、LED、太阳能电池及生物医学工程设备，同时也是量子计算与通信的关键组件。

该研究团队负责人、俄克拉荷马大学助理教授Yitong Dong发现，在钙钛矿量子点表面覆盖结晶分子层，可有效中和表面缺陷并稳定晶格结构，从而抑制其"暗态化"与"闪烁"现象。"量子计算需精确控制光子发射时序，但量子点稳定性差是公认难题。我们开发的晶体包覆层能稳定其量子发射，且该材料成本低廉、易于扩展，在室温下仍能保持高效。"董一彤解释道。

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传统量子点存在两大瓶颈：其一，表面极易产生缺陷，导致器件工作10-20分钟后即失效。通过新型包覆技术，量子点的连续光子发射时间可延长至超过12小时且无衰减。其二，现有单光子发射器需在-452华氏度的液氦环境中运行，极大限制了实际应用。而钙钛矿量子点在室温下即可实现近100%的发光效率，显著降低了使用成本与操作难度。

Yitong Dong表示："尽管钙钛矿材料的光学特性备受关注，但制造单光子发射器的复杂工艺使其成本居高不下。我们的突破使量子点光源既能室温运行又可低成本合成，有望成为未来量子芯片的光源核心。"

研究团队指出，此项发现不仅为量子发射器设计提供了新范式，更揭示了有机-无机分子晶体稳定量子点的深层机制。Yitong Dong评价道："我们为探索量子材料的光学本质与物理特性打开了新窗口，这对整个量子领域具有深远意义。"该技术突破使量子计算与通信向实用化迈出关键一步，标志着低成本室温量子光源时代的来临。

相关链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55619-7