中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等学者与美国华盛顿大学许晓栋、香港大学姚望合作，近期在国际上首次在类石墨烯单原子层半导体材料中发现非经典单光子发射器，连接了量子光学和二维材料这两个重要领域，打开了一条通往新型光量子器件的道路。
自2004年英国科学家成功制备石墨烯(即单原子层碳)以来，该材料的物理内涵和优异性质引发国际学界研究热潮。但因石墨烯不具备可直接发光的电子结构，限制了其在光电器件方面的应用。
近年来，新型的有直接带隙的类石墨烯材料“单原子层过渡金属硫化物”，以其独特的光电性质受到关注。只是此前国际上所有关于单原子层二维材料的研究集中于经典光学领域，尚未在实验上观察到光子反聚束等量子光学现象。
中国科技大学潘建伟、陆朝阳等学者领导的团队，近期在国际上首次实验发现，二硒化钨二维单原子层中的原子缺陷能够成为发射单光子的器件，具有很好的单色性和偏振性质，并且可以通过外加磁场大幅调控发光波长。
与其他单光子系统相比，这种基于单原子层的单光子器件不仅利于光子的读取和控制，并且可方便地制备和实现与其他光电器件平台结合，例如微纳结构谐振腔，实现高效光量子信息处理线路。理论表明，通过电场控制，还可能实现对单电子多自由度的量子调控，在未来应用于可容错量子计算研究。
这项研究近日发表在国际权威学术期刊《自然·纳米技术》上，杂志评价其“开辟了一个新的研究领域”。据了解，目前基于单原子层的量子调控领域已成为国际学界竞争的焦点，这期《自然·纳米技术》还发表了瑞士苏黎世联邦理工学院、法国强磁场国家实验室和美国罗切斯特大学3个研究团队的类似成果，但他们晚于中国团队投稿。