剛接受李克強總理考察的中科院捷報頻傳，化學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展，中科院所屬的中國科學技術(shù)大學潘建偉團隊，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。

       中國科學技術(shù)大學潘建偉、陸朝陽等與華盛頓大學許曉棟、香港大學姚望合作，在國際上首次在類石墨烯單原子層半導體材料中發(fā)現(xiàn)非經(jīng)典單光子發(fā)射，連接了量子光學和二維材料這兩個重要領(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”欄目撰文評論該工作“開辟了一個新的研究領(lǐng)域”。
       自2004年有科學家成功制備石墨烯（即單原子層碳）以來，該材料的物理內(nèi)涵和優(yōu)異性質(zhì)引發(fā)外界對基礎和應用研究的熱潮。今年中國研制的全球首款量產(chǎn)石墨烯手機，不僅畫面高清，電池壽命也更長；而軍事強國近年來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裝具；中國科學家則在石墨烯電子皮膚研究上取得了進展。不久前，中國科學家突破石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)難題，制備單層石墨烯僅需一小時。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用。

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

       中國科學技術(shù)大學潘建偉、陸朝陽等與華盛頓大學許曉棟、香港大學姚望合作研究發(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現(xiàn)與其他的光電器件平臺結(jié)合”。

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

       陸朝陽，英國劍橋大學博士，中國科學技術(shù)大學教授。在國際上首次實現(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量子計算領(lǐng)域的兩項世界記錄，兩次入選了兩院院士評選的年度中國科技十大進展新聞。

       這項研究意味著可以實現(xiàn)高效光量子信息處理線路。理論還表明，科學家通過控制電場，可實現(xiàn)對單電子自旋—谷耦合自由度的量子調(diào)控，“未來將應用于可容錯量子計算的研究”。

       事實上，具有潛在前景的基于單原子層的量子調(diào)控領(lǐng)域已成為國際競爭焦點。潘建偉團隊的研究成果5日在線發(fā)表于《自然·納米技術(shù)》，法國強磁場國家實驗室等三個歐美獨立研究團隊也有類似研究成果，但晚于中國團隊投稿。

       值得一提的是，潘建偉團隊在可擴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，包括在國際上首次實現(xiàn)單原子層半導體量子器件、實現(xiàn)量子人工智能算法實驗等，在光量子信息領(lǐng)域保持著國際領(lǐng)先地位。