给光装上旋转开关！科学家突破低温限制，未来自研芯片不再要液氦

哈喽，大家好，我是小方，今天，我们主要来看看，科学家们最近如何给光装上了一个神奇的“旋转开关”，这个听起来像科幻的进展，正把量子计算从实验室的深冷柜推向我们未来的常温生活。

传统的电子计算机用0和1存储信息，而在更前沿的量子世界，科学家一直梦想用光子的旋转方向（左旋或右旋）来编码量子信息，这被称为“谷自由度”，但过去有个大麻烦：这种旋转信息在室温下稍纵即逝，好比在沙滩上写字，海浪一来就抹平了，为了留住它，设备不得不泡在接近绝对零度（零下270摄氏度左右）的液氦里，又贵又笨重，离实用很远。

最近，来自斯坦福大学和暨南大学的一支联合团队，终于找到了在室温下“锁住”光子旋转信息的高明办法，他们不再依赖笨重的制冷机，而是设计了一面特殊的“光子魔镜”，这面“镜子”其实是一个由单晶硅制成的精密纳米结构阵列，上面每个小方块都故意被切掉一角，形成一种特殊的手性光学模式（准束缚态）。

当把这面“魔镜”与只有原子层厚的二维材料二硒化钼结合后，奇迹发生了：用普通光照射，材料在室温下发出的光，会稳定地倾向于某一种旋转方向，圆偏振纯度达到了0.5，创下了同类器件的室温新纪录，这相当于给了光一个稳定的“记忆”。

这项突破厉害在哪？简单说，它扫清了谷电子学走向实用的一大障碍——温度。团队核心成员潘峰博士指出，这是首次在室温下实现对光子自旋与电子自旋耦合的有效调控。

这意味着，未来基于此原理的量子光源、光通信芯片或传感器，有可能做得像手机芯片一样小巧，而且能在日常环境中稳定工作，能耗和成本都将大幅下降。

这项技术的潜力远不止于理论，研究团队已经提出了更宏大的设想：如果能在此基础上，通过电场约束等技术创造出量子受限的激子，就可能制造出按需发射、偏振方向可控的量子单光子源。

这种光源是构建安全量子通信网和光量子计算机的理想部件，更进一步，如果能实现光与物质更强的手性耦合，甚至有望将发光的圆偏振纯度推向接近100%，彻底“锁死”光的旋转信息。

想象一下，不远的将来，数据中心里高速运算的光模块，或连接城市的量子保密通信网络，其核心部件可能就源于这项让光在室温下“记住”旋转方向的技术，光的左旋和右旋，将在数字世界的底层扮演起关键角色。