清大研發全球最亮室溫單光子源 估5年內進行應用

（中央社記者 許秩維 台北10日電）清華大學材料系教授林皓武率領團隊，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，預估5年內可應用於量子加密通訊。

林皓武說明，部分傳統半導體單光子源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即可穩定發光，大幅降低設備成本與應用門檻；團隊研發的元件亮度領先國際既有紀錄逾10倍，預估5年內可應用於量子加密通訊，5至10年內有望成為量子電腦的核心元件。

清華大學今天發布新聞稿表示，量子科技被視為改寫全球科技格局的關鍵技術，引發各國在通訊、運算與感測領域的戰略競逐，台灣近年也積極投入核心元件的自主研發，而這些應用都仰賴「一次只發出一個光子」的單光子源。

林皓武說明，這類光源的亮度直接決定資料傳輸的速度，亮度越高、傳輸越快；但要在室溫下同時兼顧高亮度、快速放光與穩定不閃爍，一直是全球量子光電領域最困難的挑戰之一。

清大研究團隊將鈣鈦礦量子點與約100奈米的銀奈米立方體結合，建構出「電漿子奈米共振腔」，讓光與物質產生強烈交互作用，最大難關在於兩種材料原本「水火不容」，因為銀奈米立方體須浸在酒精等高極性溶劑中，但傳統鈣鈦礦量子點碰到這類溶劑就會溶解、失去發光能力。

論文第一作者、清華材料所博士生廖子豪表示，團隊使用特殊的「兩性離子」配體包覆量子點，就像替它穿上抗溶劑的「奈米雨衣」，既能防禦酒精等極性溶劑的破壞，也成功維持量子點高達95%的發光效率。

論文共同作者、清華材料所博士莊詠棠提到，量子點與共振腔結合後產生的「帕塞爾效應」，能讓發光速度大幅提升435倍、發光壽命縮短至12皮秒以下，整體發光強度比整合前增加達250倍。（編輯：黃名璽）1150610