路线图:量子技术中的二维材料

二维材料因其原子级精确控制、强量子限域效应及异质器件架构的无缝集成能力,已成为量子技术领域通用且强大的平台。其降维特性催生了独特量子现象,包括光学可寻址自旋缺陷、可调谐单光子发射器、低维磁性、栅极调控超导性以及莫尔超晶格中的关联态。本路线图全面阐述了二维材料在量子传感、计算、通信与模拟领域的最新进展与未来方向,涵盖自旋缺陷与量子传感、量子发射器与非线性光子学、计算理论与数据驱动的量子缺陷发现、自旋电子与磁振子器件、腔工程量子材料、超导与混合量子电路、量子点、莫尔量子模拟器及量子通信平台等突破性进展。该研究团队指出这些方向共同面临缺陷控制、相干性保持、界面工程和可扩展集成等挑战,同时揭示了机器学习辅助设计与实验-理论闭环反馈带来的新机遇。通过关联微观量子态、介观激发与宏观器件架构,本路线图提出了以材料为核心的相干量子功能集成框架,并将二维材料定位为下一代量子技术的基石构建单元。
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提交arXiv: 2025-12-16 23:59

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