一种可在室温下工作的新型纳米级光学器件，有望彻底改变密码学、计算和人工智能领域的量子技术格局。斯坦福大学材料科学家团队在《自然通讯》发表新论文，介绍了一种无需超冷却即可将光和电子纠缠的微型装置。该装置通过纠缠光子与电子自旋，实现量子通信，为低成本、低能耗的量子元件开辟了新路径。

论文资深作者詹妮弗·迪翁教授指出，这种材料本身虽不新颖，但使用方式创新。该器件由覆盖在固态纳米图案化硅衬底上的薄层图案化二硒化钼(MoSe₂)构成，二硒化钼属于过渡金属二硫化物(TMDCs)，这类材料具备良好光学性能。迪翁实验室博士后研究员冯潘解释，硅纳米结构能产生“扭曲光”，使光子以螺旋方式旋转，进而将自旋赋予电子，电子是量子计算的核心。

这种扭曲光可与电子自旋“纠缠”，生成量子比特，即量子通信和计算的基础单元。传统量子系统需极低温运行以防量子态丢失，导致体积庞大、成本高昂。而迪翁实验室的新设备体积小巧、价格相对低廉且实用，室温运行克服了超冷却的复杂性和高成本问题。

迪翁和潘选择过渡金属二硫化物(TMDC)作为研究对象，因其具有独特量子特性。他们与斯坦福大学TMDC专家合作，通过材料与硅芯片的共同作用，稳定了量子态，使量子通信成为可能。目前，团队正致力于改进器件，探索其他TMDC和材料组合，以提升量子性能或揭示新量子功能。更令人期待的是，研究人员正探索将设备集成到更大量子网络中，目标是将量子系统小型化，嵌入日常设备，但这仍需数年时间。

更多信息： Feng Pan 等人， 《利用高品质因子手性光学腔实现 Si-MoSe₂ 异质结构中的室温谷选择性发射》，《 自然通讯》 (2025)。期刊信息： 《自然通讯》