室温下钙钛矿超晶格发出的“手性”超强荧光

超荧光（SF）是一种奇特的量子光学现象：大量独立的量子发光体（如原子、激子）通过与电磁真空场的相互作用，自发形成宏观尺度的集体偶极矩，从而同步辐射出高强度、高相干性的闪光。它不同于普通荧光（各发光体独立发光），也不同于激光（需外部谐振腔和粒子数反转），其核心在于“自发涌现”的多体量子相干性。过去，超荧光已在多种材料中被观测到，但均不具有手性（即左右不对称结构），因此无法产生圆偏振光。本文首次成功构建了大面积（>100微米×100微米）、垂直取向的手性准二维有机-无机杂化钙钛矿超晶格，并在室温下直接观测到其边缘态发出的手性超荧光。这种光不仅强度高、相干性好，而且天然携带圆偏振特性——左手性材料发左旋光，右手性材料发右旋光，圆偏振度最高约14%。研究团队通过严谨的量子光学理论计算，完整复现了实验结果：既解释了圆偏振如何从初始完全无偏振的自发辐射中‘自发放大’出来，也阐明了其符号随材料手性翻转的根本原因。更进一步，研究发现仅施加一个很弱的外磁场（小于0.5特斯拉），就能同时增强手性超荧光的亮度和圆偏振度，实现了对室温固态量子光源的非接触式、高精度调控。这一发现揭示了材料手性结构与多体量子相干性之间深刻而新颖的物理联系，不仅深化了我们对手性在量子光学中作用的理解，也为开发新型手性量子光源、可扩展的量子信息处理架构以及自旋-光子集成芯片等前沿应用提供了坚实可靠的科学基础和技术路径。