北京
一類新材料——二維范德瓦爾斯層狀晶體的出現，開啟了許多量子應用的大門。
波蘭華沙大學物理學院的科學家在層狀二維材料 ZnPS? 中觀測到了單光子發射。這項工作標志著低維材料向量子信息科學應用邁出了關鍵一步，新加坡國立大學和荷蘭拉德堡德大學的研究人員也參與了此項研究。
量子計算被視為計算領域的下一個前沿。目前仍在開發中的量子計算機，一旦實現大規模商用，將會讓當今最快的超級計算機看起來如同老式計算器。多項實驗已經表明，量子計算機能在數秒內完成超級計算機需要數十年才能完成的計算。
這得益于其底層技術。量子計算機不使用二進制比特，而是使用量子比特，它能夠同時存儲 0 到 1 之間的多個值。在計算時，量子比特可以利用這些值并行運算，這使得其速度相比使用二進制的經典計算機呈指數級提升。
尋找量子材料
量子計算的潛力驅使初創公司和大學紛紛尋找可用作量子比特的材料。迄今為止，大多數方法都需要將材料冷卻至接近絕對零度的溫度，才能探測和操控量子態。
雖然這在科研環境中可行，但若真要擴大量子計算的規模，就需要在室溫下也能使用。金剛石中的色心已被廣泛研究用于量子系統，并顯示出了很有前景的結果。然而，二維范德瓦爾斯層狀晶體這類新材料的出現，暴露了金剛石的不足之處。
二維晶體可以輕松轉移并放置在任何基板上，從而無縫集成到微型電路、硅芯片甚至光纖中。這種多功能性的主要優勢在于，能夠在單個芯片上設計多元件電路，為集成量子處理器鋪平道路。
波蘭研究人員的發現
華沙大學的研究人員對納米級厚度的三硫化磷鋅（ZnPS?）薄片進行了研究。這種材料具有 3.63 eV 的寬帶隙，而擁有如此寬帶隙的材料需要大量能量才能使電子掙脫束縛。
這使它們能在更高的電壓和溫度下工作，同時讓處理器以更高的頻率運行而沒有明顯的能量損耗。帶隙更高的材料所需的冷卻系統更小，并且可以比硅基硬件進一步微縮。
當研究人員用激光激發該材料時，其晶格結構中的點缺陷產生了光子流。這些光子是高度偏振的，這一特性對于量子密碼學等方法的研究十分有用。
然而，他們工作的一個重要部分是確定實現單光子發射的微觀機制。研究人員推測，單個磷原子的空位是這種發射的來源。
該研究成果已發表在期刊《ACS Nano》上。
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