量子技術

量子點發光二極管高性能研究

中國科學技術大學杜江峰院士、樊逢佳教授等人與國內外合作者利用混合相量子點中的偶極-偶極相互作用使量子點有效排列，增強了發光二極管中的光子外耦合。相關成果發表于《自然·光子學》（Nature Photonics）。量子點發光二極管是下一代顯示技術的有力競爭者。研究人員開發出一種新型的多型晶體結構的量子點，使用纖鋅礦化合物核作為結構模板來外延生長纖鋅礦硫化鋅殼層，得到了纖鋅礦與閃鋅礦硫化鋅共存的多型晶體結構量子點。強離子性的纖鋅礦硫化鋅提供了排列量子點所需的大電偶極矩；閃鋅礦部分影響電子結構，從而促進每個量子點的取向發光，兩方面結合實現了躍遷偶極矩取向的調控。

器件的仿真與實驗結果（圖片來源于中國科學技術大學）

首個“量子電子商務”方案

南京大學陳增兵等人實現了五用戶的量子電子商務應用場景演示，為完整的電子商務交易流程提供了無條件的安全性保證。相關成果發表于《科學進展》（Science Advances）。成果里的量子電子商務協議可以容忍量子密鑰的部分隱私泄露，因此在后處理階段不需要進行復雜的隱私提純操作，在大規模網絡和大數據傳輸的情景下可以節省可觀的計算資源、網絡帶寬和數據處理時間。研究團隊還證明了方案對于設備不完美的魯棒性，實驗中通過量化量子態的制備缺陷、量子態的傳輸偏差，對包括光強波動、碼型效應、偏振偏差、相位差異和特洛伊木馬攻擊等所造成的信息泄露量精確估計，并給出了協議失敗的最大概率。

膠體量子點在液體中的放大自發輻射

中國科學院大連化學物理研究所吳凱豐、杜駿團隊與美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室研究團隊合作，開發體積緊湊的“俄歇抑制”型膠體量子點，在量子點溶液中觀測到了準連續光泵浦下的放大自發輻射現象。相關成果發表于《先進材料》（Advanced Materials）。膠體量子點帶邊存在至少二重的能級簡并，需要被激發至雙激子態或更高階的多激子態才能實現粒子數反轉，使得一般量子點的光增益壽命被限制在皮秒量級。研究團隊設計合成了體積緊湊的核殼結構量子點，具有組分漸變的合金化結構，其平緩的限域勢壘有助于抑制非輻射俄歇復合，策略能夠將量子點的雙激子壽命從常規的皮秒量級延長到納秒量級。

金屬納米團簇實現超高近紅外磷光量子產率

清華大學化學系王泉明教授課題組通過在金納米團簇中進行銅的精確摻雜，實現近紅外區室溫溶液態接近100%的磷光量子產率。相關成果發表于《科學》（Science）。由于受到能隙定律的限制，大多數團簇在近紅外區的量子產率＜1%，嚴重限制它的實際應用。研究發現，銅的引入不僅增加了結構剛性，非輻射躍遷速率大幅降低，特別重要的是系間竄躍速率提高300倍，因此磷光量子產率極大提高。即使在室溫下的溶液中，通過金銅合金納米團簇仍可以實現接近100%的磷光量子產率，這將使得從生物成像到發光器件的應用成為可能。此外，通過各種合成策略可以系統地調節金屬納米團簇的發射能量范圍。