2026年6月30日——来自华沙大学物理学院的科学家，与新加坡国立大学及荷兰拉德堡德大学团队合作，观测到了层状二维材料ZnPS₃的单光子发射。这一发现是朝着将低维材料确立为量子信息科学多功能平台迈出的关键一步。该研究成果发表在顶级期刊《ACS Nano》上。

单光子发射器是能够按需产生恰好一个光粒子的点光源，在量子密码学和量子信息处理等光学量子技术领域备受追捧。基于量子点或金刚石色心的传统系统，在许多方面都逊色于一类新型材料——二维范德华层状晶体。与块体材料不同，二维晶体可以轻松转移并精确放置到几乎任何基底上，不受晶格匹配的限制。这一特性使其能够与现有的微型光子电路、硅芯片和光纤无缝集成。在实践中，这可以在单个芯片上创建复杂的多组件光学电路。因此，这些材料为未来可扩展的量子架构提供了一个极具前景的平台，为集成量子处理器的量产铺平了道路。

在这项开创性研究中，研究人员探究了属于层状金属磷三硫化物（MPX₃）家族的硫代磷酸锌（ZnPS₃）薄片。这种材料是一种宽带隙半导体，带隙约为3.63电子伏特。研究聚焦于厚度在几十纳米量级、直径几十微米的材料薄片。这项工作的关键要素是识别出导致单光子发射的微观机制，并探究其物理性质。量子发射的源头可能是晶格中的结构缺陷，特别是单个磷原子空位。文章中的理论计算支持了这一假设。当用激光激发材料时，晶格中的点缺陷会产生有序的光子流。发射的光子呈现出高度的偏振性，这意味着它们具有严格确定且稳定的电磁波空间方向。这一特性可用于量子密码学，其中信息可以通过单个光粒子的偏振方向进行编码。

该研究由波兰国家科学中心根据“SONATA BIS”项目（项目名称：用于现代光电子学的层状材料混合结构；首席研究员：华沙大学教授Maciej Molas博士；资助编号：2022/46/E/ST3/00166）资助，在华沙大学物理学院开展。