量子点重塑：晶体层如何解决其最大问题

俄克拉荷马大学的新研究解决了量子应用中经常遇到的光发射挑战。

量子光源本质上是不稳定的，经常像遥远的恒星一样闪烁，或者随着时间的推移而变暗。然而，俄克拉何马大学的一项新研究表明，覆盖一种被称为胶体量子点的量子光源，用一种专门的层可以显著提高其稳定性。这一突破可能为更可靠、更经济的量子技术铺平道路。

量子点（QDs）是非常小的半导体粒子。为了说明它们的规模，如果将单个量子点放大到棒球的大小，那么棒球将与月球一样大。这些纳米材料有广泛的应用，包括计算机显示器、LED、太阳能电池、生物医学设备、量子计算和安全通信。

该研究由OU助理教授Dong Yitong领导，揭示了在钙钛矿基量子点上应用结晶分子层可以有效地中和表面缺陷并稳定其原子结构。这样可以防止常见的闪烁和褪色问题，确保一致可靠的光输出。

稳定且经济高效的解决方案

“在量子计算中，你必须能够控制在任何给定时间发射多少光子，”他说。“量子点是出了名的不稳定，所以我们努力创造一种可以稳定量子发射的晶体覆盖物。这种材料是理想的，因为它使用成本低，规模小，在室温下效率高。”

量子点历来有几个问题。首先，它们的表面很容易出现缺陷。这些缺陷可能会导致量子点失效，通常在使用10-20分钟后。Dong Yitong和他的合作者部署的晶体覆盖物将量子点的连续光子发射延长到12小时以上，没有任何衰减，几乎没有闪烁。

其次，单光子发射器传统上在极低的低温下工作。事实上，它们通常需要零下452华氏度的液氦，这使得它们在大多数实际应用中不切实际。然而，这项研究表明，钙钛矿量子点在室温下的效率接近100%。这一突破使它们更容易、更便宜、更有吸引力。

“尽管人们对这种材料奇特的光学特性非常感兴趣，但制造单个光子发射器所需的复杂技术成本过高，”Dong Yitong说。“但由于钙钛矿量子点可以在常温下使用，而且合成成本很低，我们相信它们可以成为未来量子计算和量子通信设备的光子芯片光源。”

根据Dong Yitong的说法，这些发现为未来的量子发射器设计铺平了道路，这些设计超越了这种特定的材料或分子结构。

“在我看来，我们的研究对量子领域有着深远的影响，”他说。“我们已经找到了一种使用有机和无机分子晶体来稳定这些量子点的方法，为其他人探索这些材料的基本光学特性和基本物理打开了大门。这真的很令人兴奋。”

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