# 南洋理工大學在光量子技術研究中取得突破

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Published: 2024-12-24
Source: 獅城新聞

新加坡南洋理工大學（NTU）在基於光的量子技術研究中取得了里程碑式的突破。通過充分利用光的獨特特性，NTU的研究團隊為量子計算、通信和藥物研發開闢了全新可能。以下是關於這些令人振奮進展的詳細解讀。

**單光子發射器的革命性改進**

在量子技術中，單光子發射器是關鍵組件，其每次只產生一個光子，確保計算和通信的高效性。然而，傳統發射器在量子效率和光子收集方面存在技術難題。

由南洋理工大學量子技術中心Centre for Quantum Technologies（CQT）首席研究員高偉波教授領導的團隊，採用超薄二維材料（二硒化鎢，WSe₂），結合金柱製成的單光子發射器達到了90%的量子效率，接近理論最大值的100%。

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來源：Google

通過施加電場與先進的材料工程技術，研究團隊有效抑制了非輻射衰變，大幅提高了光子發射的可靠性。這一成果為光學量子計算和安全通信的實際應用提供了堅實基礎。

**創新的光子晶片：**

**減緩光速，提升傳輸效率**

在量子信息處理中，減緩光速對於操縱光子中編碼的量子信息至關重要。

南洋理工大學的研究團隊開發了一種創新光子晶片，可以有效減緩大範圍頻率的光速，同時避免傳統晶片中的光反向散射。

這一研究由南洋理工大學物理與數學科學學院School of Physical and Mathematical Sciences（SPMS）的張百樂教授領導，通過使用光子陳絕緣體，創建了一個光在材料晶格中特定路徑旋轉的系統。

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來源：新加坡南洋理工大學量子技術中心

這種設計不僅顯著增強了光物質的相互作用，還提高了傳輸效率，為先進光子電路和量子信息系統的量子存儲器應用鋪平了道路。

**室溫量子耦合：突破冷卻限制**

傳統量子系統通常需要極低溫度才能維持強光物質相互作用，這大幅增加了能源成本。NTU的研究團隊通過採用二硫化鎢（WS₂）薄片與納米級金結構，實現了室溫下的超強耦合。

在王啟傑教授與魏雷副教授的共同領導下，研究人員通過施加機械應變，觀察到激子與表面等離子體之間顯著增強的相互作用。

這一突破不僅使量子系統更加節能，還顯著提高了其實用性和可擴展性。

**量子光子晶片：**

**為藥物研發提供新工具**

量子計算在分子模擬中的潛力引人注目。由郭良川教授領導的團隊開發了一種量子光子晶片，能夠高效模擬分子振動電子光譜。

這項技術利用散射玻色子採樣Scattering Boson Sampling（SBS），計算分子躍遷機率，證明了量子光子晶片在處理複雜分子系統方面的優越性。

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來源：DeepQuantum

玻色採樣

研究團隊成功模擬了甲酸和胸腺嘧啶等分子的電子光譜，展示了晶片在加速藥物研發中的潛力。下一步，他們將致力於擴展這一技術以處理更大規模的分子系統。

**總結與展望**

通過在單光子發射、光子晶片、室溫耦合和分子模擬等領域的創新，NTU的光基量子技術正在突破計算和科學發現的極限。

這些成果不僅推動了量子計算的可行性，也為解決藥物研發、通信安全等領域的關鍵挑戰提供了新的解決方案。

未來，NTU將繼續在量子技術領域發揮引領作用，為全球科技進步貢獻力量。

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