斯坦福大学新突破：用“扭曲光”实现常温量子计算

斯坦福大学研究人员开发出一种新型纳米光学器件，能在常温下高效连接光子（光的基本粒子）和电子的量子特性——特别是它们的‘自旋’状态。这种连接形成光子与电子之间的量子纠缠，是构建未来量子通信系统的关键基础。以往类似技术需在接近绝对零度的极端低温下运行，以防止量子态快速消失（即退相干），而本器件突破性地实现了室温工作，显著提升了实用性与可扩展性。其核心由两部分组成：一层微图案化的二硒化钼（MoSe₂，属过渡金属硫族化合物TMDCs），以及下方精密设计的硅纳米结构。硅结构能产生‘扭曲光’——光子沿螺旋路径运动并携带确定方向的角动量；这种扭曲光可精准‘赋予’电子向上或向下的自旋，从而建立强而稳定的光-电自旋耦合。研究团队强调，所用材料本身并非全新，但创新在于纳米结构的设计与协同机制：硅结构将光场高度局域并增强扭曲效应，MoSe₂则高效响应并传递该效应，共同维持量子态稳定性。该方案不仅结构紧凑、制造成本较低，还为安全通信、高精度传感、人工智能硬件等应用提供了新可能。目前团队正优化器件性能，探索其他TMDC材料组合，并致力于将其集成进未来大规模量子网络——长远目标是让量子元件像传统芯片一样嵌入手机等日常电子设备中，尽管这仍需十年以上持续攻关。