清大研發全球最亮單光子源 估5年內可應用於量子加密通訊

清華大學今日宣布，材料系林皓武教授率領的研究團隊，成功在室溫下打造出全球最亮、高速且不閃爍的單光子源，每秒可發射超過23億顆光子，刷新世界紀錄，為實現量子通訊與量子光子晶片跨出關鍵一步，相關成果已發表於國際期刊《科學進展》（Science Advances）。

清大指出，林皓武研究團隊成功克服相關材料在製程中的關鍵限制，包含替鈣鈦礦量子點「穿上」抗溶劑的「奈米雨衣」，解決過去量子點只要接觸溶劑便會溶解、失去發光能力的限制，並因此得以成功將量子點嵌入銀奈米立方體與銀薄膜之間、僅約10奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的「電漿子奈米共振腔」中，藉此提升亮度。

研究團隊再透過上述技術與共振腔結合產生的「帕塞爾效應」（Purcell effect），使量子點發光速度提升435倍。由於放光速度極快，量子點來不及進入不發光狀態，成功解決單光子源長久以來不穩定、會「閃爍」的問題。

林皓武說明，部分傳統半導體單光子源，必須在接近絕對零度的低溫環境下運作，但鈣鈦礦量子點在室溫環境下即可穩定發光，可大幅降低設備成本與應用門檻。

林皓武並預估，這項技術未來5年內即可應用於量子加密通訊，提升資料傳輸速度；5至10年內則有望成為量子電腦的核心元件。該團隊未來將繼續開發多色光源，目標是讓通訊頻寬加倍，並朝光纖通訊適用的紅外光波段邁進。