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前瞻技術脈動：光子與量子技術（202509）

關鍵字：超光子(super photon)；物理學；玻色–愛因斯坦凝態(Bose-Einstein condensate)；鈣鈦礦(perovskite)；紅外線成像(infrared imaging)；光學技術；資訊隱藏相機；新型無線供電中繼站；5G網路；
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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4月23日
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圖、前瞻技術脈動：光子與量子技術（202509）
 
量子魔法：「超光子」如何塑造物理學的未來
在適當的條件下，數千個光粒子可融合成一種「超光子」(super photon)，但通常難以測量其特性。由University of Bonn、University of Antwerp和University of Freiburg研究團隊發表於《Nature Communications》期刊的研究成果指出，該團隊證明，超光子，或稱為光子玻色–愛因斯坦凝態(Bose-Einstein condensate)，遵循基本物理定理，提供了關於其性質的新見解。透過在染料溶液中冷卻數千個光子，將光子融合成一種可操控的量子態，以研究其在擾動(perturbation)狀態下的行為。研究團隊發現該量子態遵循回歸定理(regression theorem)，意味著它對擾動的反應是可預測的，類似於自然波動。該研究是由German Research Foundation、European Union、German Aerospace Centre和FWO Flanders資助。
參考資料：Quantum Magic: How “Super Photons” Are Shaping the Future of Physics. SciTechDaily. 2024/06/12.

「以前僅是理論」—研究人員展示了「擠壓」紅外線的新方法
理論論文提出過以下概念：鈣鈦礦(perovskite)薄膜可讓聲子偏振子(phonon polariton)限制紅外線。由North Carolina State University研究團隊發表於《Nature Communications》期刊的研究成果指出，該團隊透過實驗證明，一種特定類型的氧化薄膜可比傳統的大塊晶體更有效地「擠壓」(squeeze)紅外線，可能會徹底改變紅外線成像(infrared imaging)技術。透過使用過渡金屬鈣鈦礦材料薄膜，研究團隊將紅外線限制在其波長的10%以內，同時保持其頻率不變，從而提高了影像解析度。該突破是透過先進的同步加速器近場光譜技術(synchrotron near-field spectroscopy)實現的，證實了關於聲子偏振子(phonon polariton)的理論預測，並為光子學(photonics)、感測器和熱管理(thermal management)應用開闢了新的可能性。該研究是由U.S. Department of Energy和National Science Foundation資助。
參考資料：“Previously Only Theorized” – Researchers Demonstrate New Way To “Squeeze” Infrared Light. SciTechDaily. 2024/06/12.

資訊隱藏相機：光學技術將資料隱藏在眾目睽睽之下
加州大學洛杉磯分校的研究團隊開發了一種新型的資訊隱藏相機，將影像資訊轉換成看似普通的圖案，隱藏在這些圖案中，讓非授權使用者無法察覺隱藏資訊的存在。這項技術利用光學編碼器對影像進行光學變換，並結合電子解碼器進行資訊還原。研究團隊透過實證確認該方法的可行性，並將其應用於太赫茲(THz)輻射等多種波段，可以同時隱藏和解碼多個波段的影像資訊。與傳統加密方法相比，本方法不需要複雜的加密演算法，也不容易引起注意，非常適合用於隱藏的訊息傳輸，相關研究成果發表在《Science Advances》期刊。
參考資料：Information-hiding camera: Optical technology conceals data in plain sight. TechXplore. 2024/06/13.

邁向更廣泛的5G網路覆蓋範圍：科學家設計新型無線供電中繼站收發器陣列
東京工業大學的研究團隊設計了一種創新的無線供電中繼站收發器陣列，用於非視距(NLoS)5G通訊，具有高效的無線供電和高功率轉換效率，可增強5G網路的覆蓋範圍，特別是在存在訊號阻斷的地方，有效增加靈活性和覆蓋面積。毫米波5G通訊使用極高頻率的無線電信號(24至100 GHz)，是下一代無線通訊的有力技術，具有高速、低延遲和大容量的特點。然而當今的5G網路面臨兩個主要挑戰：低訊噪比(SNR)和鏈路阻斷，這些障礙物如建築物會影響訊號傳輸。波束成形是一種利用毫米波進行長距離通訊的關鍵技術，它使用感測器陣列將無線電信號集中在特定方向，但僅限於視距通訊。為了解決這些問題，研究團隊設計了一種針對28GHz毫米波5G通訊的創新無線供電中繼站收發器，利用24 GHz無線供電傳輸技術，包含256個整流陣列和商用半導體IC，並在《IEEE Microwave and Wireless Technology Letters》期刊發表了相關研究成果。(1194字；圖1)
參考資料：Towards wider 5G network coverage: Scientists design novel wirelessly powered relay transceiver array. TechXplore. 2024/06/17.

 
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