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前瞻技術脈動：光子與量子技術（202508）

關鍵字：6G；無線通信；新型二维材料；量子態；夜視鏡片；超表面(metasurface)；原子；透鏡；
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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2025年3月28日
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圖、前瞻技術脈動：光子與量子技術（202508）
 
6G及更高版本：工程師解鎖下一代無線通訊
電磁頻譜本身是現代世界最寶貴的資源之一；只有一小部分頻譜（主要是無線電波）適合無線通訊，佔整個頻譜的百分之一的不到十億分之一。這部分頻譜的頻段由聯邦通訊委員會(FCC)嚴格控制，該委員會最近才將頻率範圍3(FR3)頻段（包括約7 GHz至24 GHz的頻率）用於商業用途。無線設備針對不同的頻率使用不同的濾波器，其結果是覆蓋所有頻率或頻帶需要大量的濾波器，從而佔用大量的空間。研究團隊設計了可調節的濾波器，以便工程師可以使用它來選擇性地使用過濾不同的頻率，而不必使用單獨的濾波器。新濾波器可以調諧到3.4 GHz至11.1 GHz之間的任何頻率，這涵蓋了FCC在FR3頻段中開闢的大部分新領域。
參考資料：To 6G and beyond: Engineers unlock the next generation of wireless communications. TechXplore. 2024/05/24.

劍橋科學家在新型二维材料中實現了長期追求的量子態穩定性
由劍橋大學研究團隊發表於《Nature Materials》期刊的研究成果指出，該團隊在常溫條件下，發現了六角氮化硼(Hexagonal Boron Nitride, hBN)內原子缺陷(atomic defect)中的自旋相干性(spin coherence)，這是量子材料中的一項罕見成就。研究成果顯示，這些自旋可透過光來控制，有望在未來應用於包括感測和安全通訊等量子技術。研究團隊將進一步探索以提高缺陷的可靠性和延長自旋儲存時間，凸顯了hBN在推動量子技術應用方面的潛力。
參考資料：Cambridge Scientists Achieve Long-Sought Quantum State Stability in New 2D Material. SciTechDaily. 2024/05/26.

輕薄的夜視鏡片讓我們可在黑暗中看見
從晚上開車到在黑暗的房屋或公園中移動等許多情況下，戴上一副簡單的夜視鏡會非常方便。

由ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems研究團隊發表於《Advanced Materials》期刊的研究成果指出，該團隊開發了一種輕便、超薄的夜視薄膜，可應用於普通眼鏡，提供清晰的夜間視覺。這項技術使用基於超表面(metasurface)的上轉換(upconversion)來處理光子，無需傳統笨重的機械裝置，有望透過提供實用且便於攜帶的夜視解決方案，徹底改變我們夜間的工作和娛樂方式。這種創新薄膜能捕捉可見光和紅外光，產生高解析度圖像，並為監控、自主導航等多個產業提供了重要機會。
參考資料：Night-vision lenses so thin and light that we can all see in the dark. New Atlas. 2024/06/04.

只有三個原子的厚度：科學家開發出世界上最薄的透鏡
曲面透鏡通常由玻璃製成，透過折射光線來放大或拉近物體，這項技術已有兩千多年的歷史，用於研究天體、觀察微生物，以及改善視力。製造出世界上最薄的透鏡，僅有0.6奈米厚，由二硫化鎢(tungsten disulfide, WS2 )組成的同心環(concentric ring)排列構成，利用量子效應(quantum effect)透過繞射(diffraction)而非折射(refraction)來增強光的聚焦。

由University of Amsterdam和Stanford University研究團隊發表於《Nano Letters》期刊的研究成果指出，該團隊利用二硫化鎢(tungsten disulfide，WS2)的量子效應(quantum effect)，開發出世界上最薄的透鏡，僅三個原子厚。這種扁平透鏡被稱為菲涅耳透鏡(Fresnel lens)，透過繞射(diffraction)來聚焦光線，並利用激子（exciton，為一對束縛的電子與電洞）增強效率。它可讓大多數光線不受影響地通過，但可選擇性地聚焦特定波長的光線，因此非常適用於擴增實境(augmented reality)相關應用。(1081字；圖1)
參考資料：Just Three Atoms Thick – Scientists Have Developed the World' s Thinnest Lens. SciTechDaily. 2024/06/06.

 

 
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