剛接受李克強(qiáng)總理考察的中科院捷報(bào)頻傳，化學(xué)所剛宣布人工模擬光合作用水裂解催化中心研究獲重要進(jìn)展，中科院所屬的中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)，又發(fā)現(xiàn)了基于單原子層的新型單光子源，將目前大紅大熱的類石墨烯材料帶到了光量子器件的新天地。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽(yáng)等與華盛頓大學(xué)許曉棟、香港大學(xué)姚望合作，在國(guó)際上首次在類石墨烯單原子層半導(dǎo)體材料中發(fā)現(xiàn)非經(jīng)典單光子發(fā)射，連接了量子光學(xué)和二維材料這兩個(gè)重要領(lǐng)域，打開了一條通往新型光量子器件的道路。該工作于5月5日在線發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》上。同期的“新聞視角”欄目撰文評(píng)論該工作“開辟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域”。

中國(guó)科大等發(fā)現(xiàn)基于單原子層的新型單光子源

自2004年有科學(xué)家成功制備石墨烯（即單原子層碳）以來(lái)，該材料的物理內(nèi)涵和優(yōu)異性質(zhì)引發(fā)外界對(duì)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的熱潮。今年中國(guó)研制的全球首款量產(chǎn)石墨烯手機(jī)，不僅畫面高清，電池壽命也更長(zhǎng)；而軍事強(qiáng)國(guó)近年來(lái)也紛紛用石墨烯代替凱夫拉、芳綸等材質(zhì)，著手打造新型鎧甲防護(hù)裝具；中國(guó)科學(xué)家則在石墨烯電子皮膚研究上取得了進(jìn)展。不久前，中國(guó)科學(xué)家突破石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)難題，制備單層石墨烯僅需一小時(shí)。但因石墨烯的電子結(jié)構(gòu)中不具備能隙，限制了其在光電器件方面的應(yīng)用。

不過(guò)，新型的有直接帶隙的類石墨烯材料“單原子層過(guò)渡金屬硫化物”（如MoS2, WSe2等）以其獨(dú)特的光電性質(zhì)受到關(guān)注。只是此前國(guó)際上所有關(guān)于單原子層二維材料的研究集中于經(jīng)典光學(xué)領(lǐng)域，尚未在實(shí)驗(yàn)上觀察到光子反聚束等量子光學(xué)現(xiàn)象。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽(yáng)等與華盛頓大學(xué)許曉棟、香港大學(xué)姚望合作研究發(fā)現(xiàn)，二硒化鎢(WSe2)二維單原子層中的原子缺陷能夠束縛激子，成為非經(jīng)典的單光子發(fā)射器，“和其他的單光子系統(tǒng)相比，這種基于單原子層的單光子器件不僅利于光子的讀取和控制，還可方便地制備和實(shí)現(xiàn)與其他的光電器件平臺(tái)結(jié)合”。

最年輕的院士、27歲時(shí)科研成果就入選“年度全球十大科技進(jìn)展”、31歲毅然回國(guó)組建自己的實(shí)驗(yàn)室、幫助中國(guó)在量子通信的前沿科技領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先……近年來(lái)，在合肥工作的潘建偉是中國(guó)最耀眼的科技明星之一，也被認(rèn)為是距離諾貝爾最近的中國(guó)人之一。

陸朝陽(yáng)，英國(guó)劍橋大學(xué)博士，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授。在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)六光子糾纏、八光子糾纏和十比特超糾纏，三次刷新了多光子糾纏和光學(xué)量子計(jì)算領(lǐng)域的兩項(xiàng)世界記錄，兩次入選了兩院院士評(píng)選的年度中國(guó)科技十大進(jìn)展新聞。

這項(xiàng)研究意味著可以實(shí)現(xiàn)高效光量子信息處理線路。理論還表明，科學(xué)家通過(guò)控制電場(chǎng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)單電子自旋—谷耦合自由度的量子調(diào)控，“未來(lái)將應(yīng)用于可容錯(cuò)量子計(jì)算的研究”。

事實(shí)上，具有潛在前景的基于單原子層的量子調(diào)控領(lǐng)域已成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。潘建偉團(tuán)隊(duì)的研究成果5日在線發(fā)表于《自然·納米技術(shù)》，法國(guó)強(qiáng)磁場(chǎng)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等三個(gè)歐美獨(dú)立研究團(tuán)隊(duì)也有類似研究成果，但晚于中國(guó)團(tuán)隊(duì)投稿。

值得一提的是，潘建偉團(tuán)隊(duì)在可擴(kuò)展光量子信息處理技術(shù)的系統(tǒng)研究上已取得一批成果，包括在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)單原子層半導(dǎo)體量子器件、實(shí)現(xiàn)量子人工智能算法實(shí)驗(yàn)等，在光量子信息領(lǐng)域保持著國(guó)際領(lǐng)先地位。