4月2日消息，UCF物理学家发现了一种新材料，它有可能成为量子材料新时代的一个组成部分，这些材料由微观凝聚物组成，有望改变我们的技术发展。研究人员正在进入量子时代，而不是使用硅来推进技术，他们正在寻找新的量子材料，导体能够在亚原子水平上使用和储存能量。

助理教授Madhab Neupane在职业生涯中学习量子领域并寻找这些新材料，这些材料有望成为开发量子计算机和长效存储设备技术的基础。这些新设备将增加大数据的计算能力，并大大减少为电子设备供电所需的能量。

大公司认识到潜力，他们正在投资研究。微软已投资其Station Q，这是一个专门研究拓扑量子计算领域的实验室。谷歌已经与量子AI实验室合作，研究量子计算和人工智能如何融合。一旦量子现象被很好地理解并且可以被设计，预计新技术将改变世界，就像电子在20世纪末所做的那样。

今天在Nature Communications上发表的Neupane的发现是实现这一现实的重要一步。“我们的发现使我们更接近量子材料的应用，并帮助我们更深入地了解各种量子相之间的相互作用，”Neupane说。材料Neupane和他的团队发现，Hf2Te2P - 化学上由铪，碲和磷组成 - 是第一种具有多种量子特性的材料，这意味着在电子结构中有一种以上的电子图案，使其具有一定范围量子特性。Neupane的研究小组正在使用其专用设备进行量子材料的高级光谱表征，以进一步开展其工作。

“随着这种令人难以置信的材料的发现，我们正处于深入了解拓扑阶段的相互作用的边缘，并为所有技术将基于的新模型奠定基础，基本上是新时代的核心，“Neupane说。

量子材料属于一大类新材料——溶液纳米晶中的一种。溶液纳米晶具有晶体和溶液的双重性质，量子材料是其中马上具有突破性工业应用的材料。量子纳米材料的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子，也不同于宏观物体，对它的研究，可以把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。这将是一个全新的领域，将主导未来数十年的技术创新路径，影响极其深远。

目前，纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展都有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。纳米半导体材料——量子材料脱颖而出，并以其跨时代意义的应用前景，给科学界带来了无限遐想。有科学家就认为，量子材料将会成为发展新特性、新效应、新原理和新器件的基础，成为基础科学的新基石。

    生物医疗领域  

量子材料可以应用在生物医疗领域。通过量子材料把细胞的骨架完全显示出来。与其它种类的检测手段相比，量子发光材料做检测具有独特优势，可以利用量子材料的不同颜色来同时检测多种病菌或者农药残留，而且因为量子材料吸收能力非常大，能够大大提高灵敏度。

    照明产业  

量子材料也能应用于照明产业。目前照明消耗的能量大致相当于电能的20%。但人造光源的光效率是很低的。例如，照明质量高的白炽灯，光效只有2%。如果能把效率提高到20%，就意味着能节省能源消耗的20%。美国能源部的固态照明路线图写了一段话：量子材料在人类照明领域将起到重要作用。

    移动设备  

亚马逊的Kindle Fire HDX 7及曲面电视QH8800S-CUD，都已走进我们的日常生活当中。尤其TCL量子材料曲面电视实现了高达110%的超高色域，一举打破了LED电视产业十多年来的色域瓶颈，有力证明了量子材料技术对各个产业的巨大颠覆力。

此外京东方等半导体显示企业，看中量子材料技术为液晶显示器所带来的高色域，已全面展开对量子材料背光等相关技术的研究，并推出多项产品。苹果也在去年申请了一项对量子材料显示技术研究的相关专利。苹果未来的产品或采用量子材料显示技术，提升视网膜显示屏的色彩精度、改善图像质量，为其产品带来新的竞争优势。

    新能源领域  

2010年富士通等成立的风险企业“QDLaser”与东京大学合作量产了面向光通信市场的量子激光器。量子激光器比传统激光器的耗电量小，相对于光输出温度变化的稳定性高。

2010年代应用于太阳能电池的开发活跃起来。如果在太阳能电池单元上采用量子材料，就可以使用原来无法利用的波长。也就是说，能够制造效率非常高的太阳能电池。

2012年东京大学利用基于量子的中间能带方式太阳能电池单元证实，单元转换效率高达20%以上。

2013年日本物质材料研究机构（NIMS）也在中间能带方式的量子型太阳能电池单元上成功采用了以前难以使用的450——750nm区域的波长。

    通信技术  

量子还能够应用于量子计算机及量子加密通信等新一代信息处理和通信技术。

2011年10月，中国在国际上首次成功实现百公里内量子实现信息传输，这为中国发射全球首颗“量子通信卫星”奠定技术基础。

2013年11月19日香港《大公报》刊文称，为防止信息被窃听的最有效方法是进行加密，中国在量子通信领域已经走在世界前列，并在潜艇上先行先试，深海保密通信取得了成功。

2014年2月日本东京大学采用GaN类纳米线量子，成功地在室温下生成了单一光子。单一光子源是实现在单个光子上承载信息的信息处理（量子信息处理）的重要元件之一。

量子材料领域的发端，大约在70年代末。当时，西方国家的化学家受石油危机的影响，想寻找新一代能利用太阳能的光催化和光电转换系统。借鉴半导体太阳能电池的原理，化学家们开始尝试着在溶液中制备半导体小晶体，并研究它们的光电性质。有代表性的人物，包括美国的bard和brus、前苏联的ekimov、德国的henglein等。

从80年代开始，生物学家对量子材料也产生了浓厚的兴趣。在经过多年的研发之后，量子材料制备技术得到不断提高。当它1998年第一次被作为生物荧光标记，应用于活细胞体系时，量子材料的研究热潮被全面引爆，从电子与光学扩充到了生命科学领域。

目前，国内彭笑刚课题组合成了一种适合于LED的量子发光材料，与浙江大学金一政课题组合作做成了新型的量子发光二极管。同时精巧地设计了结构，让电子减缓“步伐”，空穴则加快脚步，促成电子与空穴的有效相会，大大提升了量子发光二极管的高效率发光性能和稳定性，以达到最大的电光转换效率。