近日，莱斯大学的研究人员与橡树岭国家实验室和悉尼科技大学的合作者共同取得了一项重要突破，他们首次通过可扩展生长技术在六方氮化硼(h-BN)中制造出低噪声、室温量子发射器。这一成果为量子技术的发展开辟了新的道路，特别是在量子计算和通信领域。

量子比特作为量子计算中信息的基本单位，其可靠生成是实现量子技术大规模应用的关键。六方氮化硼作为一种可能的量子比特平台，因其能够承载固态单光子发射器(SPE)而备受关注。SPE是固体材料中能够产生单个光子的原子结构，对于量子计算和通信至关重要。

在《科学进展》杂志发表的新研究中，研究团队利用脉冲激光沉积(PLD)技术合成h-BN薄膜，并在沉积过程中特意添加碳原子。这些碳原子被编织到h-BN的原子晶格中，产生缺陷或不规则性，而这些缺陷恰恰能够作为坚固可靠的SPE发挥作用。

“我们的工作展示了一种在h-BN中创建高性能SPE的可扩展方法，这朝着实用量子光源迈出了重要一步。”莱斯大学电气工程师实验室的博士后研究员Arka Chatterjee说道。他强调，这一突破为将量子发射器集成到现实世界的光子和量子信息系统中铺平了道路。

为了验证碳掺杂h-BN薄膜的性能，研究团队进行了光致发光光谱、光子相关测量和理论建模测试。分析结果表明，碳掺杂的h-BN薄膜具有异常纯净和稳定的单光子发射，接近理想状态。这些发射器还表现出高亮度、强极化和强大的光稳定性。

这一发现有望使SPE集成到基于芯片的量子设备和传感器中，推动量子通信、信息处理和传感技术的转变。莱斯大学电气与计算机工程、材料科学与纳米工程副教授黄教授表示，纯度、可扩展性和操作稳定性的结合为该领域树立了新的标杆，解决了长期存在的挑战。

更多信息： Arka Chatterjee 等人，碳掺杂氮化硼薄膜室温高纯度单光子发射，Science Advances (2025)。期刊信息： Science Advances