前瞻技術脈動：光子與量子技術(202520)

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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2025年9月26日

圖、前瞻技術脈動：光子與量子技術(202520)

二維量子感測器利用自旋缺陷進行精確磁場檢測
劍橋大學的物理學家團隊利用六方氮化硼（hBN）中的自旋缺陷作為強大的室溫感測器，能夠檢測奈米級的向量磁場。這項研究結果發表在《自然通訊》上。量子感測器使我們能夠檢測各種量的奈米級變化。在磁力測量方面，量子感測器能夠以奈米級可視化的方式呈現材料中的電流和磁化等特性，從而發現新的物理和功能。hBN 是一種二維材料，類似於石墨烯，可以剝離至僅幾個原子層的厚度。hBN晶格中的原子級缺陷以對局部磁條件敏感的方式吸收和發射可見光，使其成為量子感測應用的理想選擇。研究證明使用 hBN 平台構建的探針可以應用於各種新情況，此種感測器為研究新材料系統中的磁現像打開大門，或者提供比以前更高的空間分辨率。
參考來源:2D quantum sensor uses spin defects for precise magnetic field detection. phys.org. 2025/5/28

更大的分子如何幫助量子電荷流持續更長時間
洛桑聯邦理工學院以及亞利桑那大學研究人員研究了一系列簡單的有機分子，每個分子的末端都由炔烴和醛基隔開。模擬結果顯示，延長碳鏈實際上有助於電子保持更長時間的同步，這可能有助於設計出能夠更長時間保持量子特性的分子。研究人員將原子核（原子的重核）視為按照經典力學規則運動，同時也用量子力學的精確定律仔細追踪較輕的電子，完全捕捉它們的波動性和概率性。研究發現，添加碳原子可以減緩去相干，在像戊炔醛這樣較大分子中，某些通常會擾亂電子流的振動變得不那麼活躍，甚至消失。研究表明，只有那些能夠保持分子對稱性的特定振動才會對相干性產生顯著影響。而原本可能造成擾亂的平面外振動，結果卻幾乎沒有影響。研究人員還發現，電荷遷移不僅持續時間更長，更容易觀察到。
參考來源:How bigger molecules can help quantum charge flow last longer. phys.org. 2025/06/04

一天內製成10萬個超導元件：推進超導電路取代半導體的可能性
美國麻省理工學院MIT與其他機構合作，成功開發出一種超導電路製程技術，能夠在24小時內製造出超過10萬個超導電晶體，遠超過傳統製程的速度。這種技術結合了先進的微影製程與創新的多層材料堆疊方式，使電路在不需要電阻或電容的情況下進行訊號傳輸，大幅減少能耗與干擾，對於量子電腦和高速計算元件的研發具有重大意義。該研究成果已發表於《Nature Electronics》期刊！研究團隊指出，這項突破讓超導元件首次有機會邁向實際應用與量產，未來可望成為低能耗高效能計算技術的新選擇。
參考來源:Superconducting circuit could one day replace semiconductor components in quantum computing systems. TechXplore. 2025/06/17

邁向實現超導半導體
MIT 等離子體科學與核融合中心於 2025 年開發出可在極低溫環境中運作的超導整流電路，旨在改善量子與高效能運算系統的供電效率。研究指出，傳統需從常溫外部導入直流電，不僅增加導線數量，也帶來熱流與電磁干擾，限制系統擴充與穩定性。為解決此問題，團隊研發出晶片內部的超導整流器，可在低溫下直接將交流轉為直流，減少外部干擾並提升系統效能，未來可應用於量子電腦與先進運算平台。（1073字；圖1）
參考來源:Closing in on superconducting semiconductors. MIT NEWS. 2025/6/17

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