前瞻技術脈動：光子與量子技術（202411）

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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 2024年10月30日

圖、前瞻技術脈動：光子與量子技術（202411）

超薄的超導墨水可用於量子電腦中
由二硫化鎢製成的超導墨水，能夠在物體表面印刷出單分子厚度的層，這種超導墨水適用於建造量子計算機或磁振造影設備的電路。普林斯頓大學的研究人員開發出一種由二硫化鎢製成的超導墨水，可以在物體的可以在表面上印刷出單分子厚度的層。這種墨水是透過化學剝離的過程製成的，其比其他超導墨水更穩定且製程更簡單。該材料能在常溫下保持穩定，可以在最少30天的溫度低於7.3K（-266°C）下冷凍時變成超導體，因此可能適用於建造量子計算機或磁振造影設備的電路。研究人員希望在未來使用這種方法製造在更高溫度下超導的墨水。該研究發表在Material Science期刊上。
參考資料：Ultra-thin superconducting ink could be used in quantum computers. New Scientist. 2023/03/22.

質子大小看似不同尺寸，是完全取決於怎麼看它們
研究人員利用J/ψ介子來探測質子內的膠子，通過向液態氫發射光子，測量生成的J/ψ介子數量，並結合量子力學模型計算出質子的質量分布。美國伊利諾州阿貢國家實驗室的研究人員對質子的認識已經有了一個新的描繪，這是新增了之前缺失的資訊。在1960年代，將電子射向質子的實驗揭露了點狀的帶電粒子，也稱為夸克。質子含有兩個正夸克和一個負夸克，它們之間是透過膠子進行相互作用的。為了瞭解膠子，研究人員使用J/psi介子探測了質子的膠子，透過向液態氫發射光子，產生了短暫存在的J/psi介子，他們測量產生的J/psi介子數量，並使用量子力學模型計算出質子的質量分布。該研究發表在Nature期刊上。這項研究為了解質子的內部結構提供了新的見解，對於理解亞原子級別物質行為具有重要意義。
參考資料：Protons seem to be a different size depending on how you look at them. New Scientist. 2023/03/29.

光子濾波器將信號與雜訊分離以支持未來的6G無線通訊
6G技術的開發正在改進目前的5G通信網路。為了實現更高速的數據傳輸，6G網路預計將使用毫米波甚至太赫茲頻段，這將在極寬的頻譜上以更高的數據速率分發信號。然而，這也可能導致不同通信頻譜之間發生干擾。研究人員試圖開發一種濾波器，可以保護信號接收器免受整個無線電頻譜中各種類型的干擾。讓濾波器體積小、功耗低，實現多種濾波功能集成於晶片上，使其具有成本效益和廣泛部署的實用性。

北京大學的研究人員開發出一種新型的晶片型微波光子濾波器，可用於從雜訊中分離出通訊信號，並抑制整個射頻頻譜中的不需要干擾。新型光子濾波器克服了傳統電子裝置的局限性，在晶片尺寸的設備上實現低功耗的多功能操作，並可在廣泛的射頻頻譜（超過30 GHz）上操作，並應用於6G通訊技術中。該裝置有望能幫助下一代無線通訊技術高效傳輸數據，加快網路連接、提高整體通訊體驗，並降低無線通訊系統的成本和能耗，進而直接或間接影響日常生活，提高整體生活質量，並在各種領域（如流動性、智慧家庭和公共空間）實現新體驗。此研究成果已發表於Photonics Research期刊中。
參考資料：Photonic filter separates signals from noise to support future 6G wireless communication. Science Daily. 2023/04/11.

量子複合材料為電氣與光學發展帶來創新的機會
具有量子現象的材料存在一個主要缺點，即量子現象非常脆弱，通常只能在極低溫下觀察。為了克服這一限制，科學家們正致力於研發新的量子複合材料，這些材料即使在高於室溫50ºC的條件下，仍能保持其功能。量子複合材料具有異常高的介電常數，介電常數增加了兩個數量級以上，這使得用於儲能的電容器更小、更強大。量子複合材料的另一個可能應用是反射塗層。加熱、光照或電場應用引起的介電常數的變化可用於改變塗有此類複合材料的玻璃和窗戶的光反射。(1288字；圖1)
參考資料：A team creates 'quantum composites' for various electrical and optical innovations. Science Daily. 2023/04/19.

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