将量子势能转化为现实，为应用迈出关键一步

将量子势能转化为现实，为应用迈出关键一步UTS研究人员发现了一种通过扭转原子级超薄六方氮化硼层来控制微型量子光源的新方法。

在发表于《Science Advances》的一项研究中，悉尼科技大学（UTS）研究团队联合美国明尼苏达大学（University of Minnesota）和韩国庆熙大学（Kyung Hee University），发现了一种全新的量子光源控制方法。这项突破解决了量子技术走向可靠现实应用所需的关键技术之一，为量子技术在实际系统中的应用奠定了重要基础。

论文第一作者、UTS研究员Angus Gale博士表示，这项研究为科学家提供了一种全新的微型量子光源调控机制，使量子计算、安全通信以及超高灵敏度传感等实用量子技术距离产业化应用更近了一步。

“目前，我们可以测量这些量子发射体并确认它们的存在，但要让它们真正稳定地应用于实际场景仍然非常困难。这项研究为我们提供了一种新的调控手段，让实现量子技术迈出了关键一步。”Gale博士表示。

这些材料未来有望应用于医疗健康、网络安全以及更高精度的GPS定位等领域。
——UTS数学与物理科学学院 Igor Aharonovich教授

在实验中，Gale博士及其团队成功实现了对量子光源发射光颜色和波长的大幅调控，其调节幅度十分显著。与许多只能在固定扭转角度下制备并保持不变的实验不同，研究团队能够反复拾取、旋转并重新堆叠材料，这一结果具有重要意义。

“我们的研究利用了六方氮化硼（hexagonal boron nitride，hBN）的层状结构特性。我们可以将材料拾取、堆叠、旋转，并利用扭转角度来调控量子发射体。这种操作在金刚石或碳化硅等传统材料中几乎无法实现。”

“这种可扭转的平台最大的优势在于，我们能够实现发射光谱的显著偏移。”Gale博士表示，“通常，对这类量子系统的调控幅度都非常有限，而这次实现的变化远远超出了我们的预期。”

“我们并没有试图让hBN中的缺陷表现得像传统固态材料那样，而是充分发挥了hBN自身的优势——它具有超薄、层状且可扭转的独特结构。”

Gale博士将这种材料形象地比喻为“一片片奶酪”，而不是一整块奶酪。

“如果是一整块奶酪，你很难接触到中间部分；但如果是一层层切片，你就可以轻松将其分离、重新组合，并改变各层之间的相互作用。”他说。

论文通讯作者、UTS数学与物理科学学院Igor Aharonovich教授表示，对层状材料进行扭转之所以令人兴奋，是因为这种方式能够激发全新的物理现象。

“两层材料单独存在时可能并没有特别的性质，但当它们以特定角度叠加后，就会形成一个完全不同的新系统。”Aharonovich教授表示。

“未来，这类材料有望应用于量子计算、量子通信和量子传感，并进一步拓展至医疗健康、网络安全以及更高精度的GPS定位等领域。同时，它也让我们能够更精准地调控构建这些量子技术所需的基础单元。”