突破量子悖论！美国科学家解锁原子级光开关，量子互联网再提速

哈喽，大家好，杆哥这篇评论，主要来分析突破量子悖论！美国科学家解锁原子级光开关，量子互联网再提速

量子互联网的研发路上，一直存在一个棘手难题：量子世界的光极其脆弱，产生光子的物理结构却需要极强刚性控制。

长期以来，制造能按需发射单个光子的 “量子开关”，就像在黑暗中组装钟表，看得见效果却摸不清原理。如今，美国阿贡国家实验室的新突破，彻底改变了这一局面。

神级仪器 + 材料放大，破解观测悖论

物理学界多年来被一个问题困扰：要么用光学显微镜看光看不清原子，要么用电子显微镜看原子抓不到光学信号。

为解决这个矛盾，研究团队打造了 “量子发射电子纳米材料显微镜”（QuEEN-M），把扫描隧道显微镜的原子级分辨率和光学探测能力结合起来。

同时，他们将两层原子厚的六方氮化硼（hBN）轻微旋转堆叠，形成 “莫尔条纹”，让量子发射器的发光强度提升了 120 倍，原本微弱的信号变得清晰可见。

锁定真凶！碳二聚体成发光主角

在 QuEEN-M 和增强信号的双重助力下，研究团队将光源位置锁定在 10 纳米精度范围内。

通过电子束的细致探测，他们终于找到幕后 “发光主角”—— 碳二聚体，这是两个碳原子垂直堆叠形成的晶体缺陷。

这个看似不完美的结构，能捕获电子并以单个光子形式释放能量，成为完美的单光子源。这一发现，终结了科学界对氮化硼发光来源的长期争议。

范式转移！从 “狩猎” 到 “按需制造”

过去寻找量子发射器，就像在干草堆里找针全靠运气。现在知道了核心是碳二聚体，科学家们实现了从 “狩猎” 到 “耕种” 的转变。

高能电子束不仅能用于观测，还能像精细手术刀一样，在氮化硼晶格中 “敲打” 出碳原子，诱导它们形成所需的二聚体结构。

这意味着，未来无需被动筛选天然缺陷晶体，可像在硅片上蚀刻晶体管一样，在指定位置 “打印” 单光子源。

量子互联网拼图将齐，挑战仍需攻克

这项 “按需制造” 技术，是可扩展量子技术的重要基石，能为量子计算机互联、量子加密通信等领域铺路。

不过目前仍有难题待解：“雕刻” 过程效率较低，且需要真空和受控环境，如何将二维材料大规模集成到现有光子芯片架构中也需探索。

但研究已扫清理论和观测上的最大盲区，证明单光子源可通过工程手段精确设计制造。随着技术普及和自动化提升，原子级 “光开关” 终将走出实验室，点亮量子信息时代。