中國科學技術大學潘建偉、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)現非經典單光子發(fā)射器，連接了量子光學和二維材料這兩個重要領域，打開了一條通往新型光量子器件的道路。該工作近日在線發(fā)表在《自然》雜志子刊《自然·納米技術》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域”。

    2004年曼徹斯特大學安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功制備石墨烯（即單原子層碳），獲得2010年諾貝爾物理獎。然而石墨烯不具備可直接發(fā)光的電子結構，限制了其在光電器件方面的應用。最近一類新型的類石墨烯材料單原子層二硒化鎢由于其獨特的光電性質受到廣泛的關注。然而此前國際上所有關于單原子層二維材料的研究都集中于經典光學領域，還未在實驗上觀察到量子光學現象。

    潘建偉、陸朝陽等領導的團隊在國際上首次實驗發(fā)現，二硒化鎢二維單原子層中的原子缺陷能夠成為發(fā)射單光子的器件，具有很好的單色性和偏振性質，并且可以通過外加磁場大幅調控發(fā)光波長。與其他的單光子系統(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，并且可方便地制備和實現與其他光電器件平臺結合，例如微納結構諧振腔，實現高效光量子信息處理線路。理論表明，通過電場控制，還可能實現對單電子多自由度的量子調控，在未來可應用于可容錯量子計算研究。陸朝陽教授介紹說，由于基于單原子層的量子調控的潛在前景和新穎物理意義，該領域很快成為國際激烈競爭的焦點。