# 南洋理工大学在光量子技术研究中取得突破

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Published: 2024-12-24
Source: 狮城新闻

新加坡南洋理工大学（NTU）在基于光的量子技术研究中取得了里程碑式的突破。通过充分利用光的独特特性，NTU的研究团队为量子计算、通信和药物研发开辟了全新可能。以下是关于这些令人振奋进展的详细解读。

**单光子发射器的革命性改进**

在量子技术中，单光子发射器是关键组件，其每次只产生一个光子，确保计算和通信的高效性。然而，传统发射器在量子效率和光子收集方面存在技术难题。

由南洋理工大学量子技术中心Centre for Quantum Technologies（CQT）首席研究员高伟波教授领导的团队，采用超薄二维材料（二硒化钨，WSe₂），结合金柱制成的单光子发射器达到了90%的量子效率，接近理论最大值的100%。

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通过施加电场与先进的材料工程技术，研究团队有效抑制了非辐射衰变，大幅提高了光子发射的可靠性。这一成果为光学量子计算和安全通信的实际应用提供了坚实基础。

**创新的光子芯片：**

**减缓光速，提升传输效率**

在量子信息处理中，减缓光速对于操纵光子中编码的量子信息至关重要。

南洋理工大学的研究团队开发了一种创新光子芯片，可以有效减缓大范围频率的光速，同时避免传统芯片中的光反向散射。

这一研究由南洋理工大学物理与数学科学学院School of Physical and Mathematical Sciences（SPMS）的张百乐教授领导，通过使用光子陈绝缘体，创建了一个光在材料晶格中特定路径旋转的系统。

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来源：新加坡南洋理工大学量子技术中心

这种设计不仅显著增强了光物质的相互作用，还提高了传输效率，为先进光子电路和量子信息系统的量子存储器应用铺平了道路。

**室温量子耦合：突破冷却限制**

传统量子系统通常需要极低温度才能维持强光物质相互作用，这大幅增加了能源成本。NTU的研究团队通过采用二硫化钨（WS₂）薄片与纳米级金结构，实现了室温下的超强耦合。

在王启杰教授与魏雷副教授的共同领导下，研究人员通过施加机械应变，观察到激子与表面等离子体之间显著增强的相互作用。

这一突破不仅使量子系统更加节能，还显著提高了其实用性和可扩展性。

**量子光子芯片：**

**为药物研发提供新工具**

量子计算在分子模拟中的潜力引人注目。由郭良川教授领导的团队开发了一种量子光子芯片，能够高效模拟分子振动电子光谱。

这项技术利用散射玻色子采样Scattering Boson Sampling（SBS），计算分子跃迁概率，证明了量子光子芯片在处理复杂分子系统方面的优越性。

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来源：DeepQuantum

玻色采样

研究团队成功模拟了甲酸和胸腺嘧啶等分子的电子光谱，展示了芯片在加速药物研发中的潜力。下一步，他们将致力于扩展这一技术以处理更大规模的分子系统。

**总结与展望**

通过在单光子发射、光子芯片、室温耦合和分子模拟等领域的创新，NTU的光基量子技术正在突破计算和科学发现的极限。

这些成果不仅推动了量子计算的可行性，也为解决药物研发、通信安全等领域的关键挑战提供了新的解决方案。

未来，NTU将继续在量子技术领域发挥引领作用，为全球科技进步贡献力量。

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