量子革命即将给计算机信息技术和通信技术带来革命性的变化。量子理论与计算将对信息科学产生巨大影响，并使人类社会发生革命性变化。目前，人们已开始把研究重点从量子力学转向量子论和信息科学。这是一件好事。然而，现实是残酷的：在很小的尺度上操纵物质和能量并不容易，通常需要特殊的材料，而温度则接近于绝对零度。

量子设备需要操作单光子尺度

一种叫做六角氮化硼(hBN)的化合物可以拯救世界.科学家们相信,h BN能帮助解决量子科学中遇到的难题——如何把原子和分子连接到一起，以制造出具有特定性能的材料。根据发表在《《Science》杂志上的两位澳大利亚物理学家的说法，它可以使很多量子梦想变成现实。

这种材料是一种蜂窝状的晶体结构，比如石墨，它能产生单层原子的薄片。这种新材料在室温下可将温度降到-100℃,比现有的半导体要便宜得多。而且它还具有很高的热稳定性和化学稳定性。更重要的是,它只发射一个光子,没有任何奇特的制冷过程《自然》发表于2016，作者是澳大利亚悉尼科技大学的研究团队。现发表于《科学》杂志上。本文主要讨论了利用石墨烯材料制备生物传感器的可能性以及这种新型生物传感器的应用前景。并对未来可能会遇到的问题进行了展望。这篇文章的两位作者IgorAharonovich和MilosToth来自该小组。

许多拟议中的量子设备----电脑、通讯和传感器----依靠一种可靠而简单的方法来操作单个光子。然而，要实现这一目标是不容易的。现在有了一种新技术——基于光的操控，即通过将光场与电子耦合在一起来控制电子的运动状态。这是非常困难的事情。能够做到这一点的设备（所谓的单光子发射体，或SPE）可以嵌入集成电路，或者使用量子效应进行安全通信，甚至可以在离家更近的地方进行，尽管科学家们对此不太感兴趣——更生动、更真实的电视机和显示器。

IBM制造D波量子计算机

关于如何建设SPE，主要有两个想法。 第一种是量子点，可以设计成在特定频率上发射光子的微小粒子系统。 第二个则是通过改变粒子的尺寸来达到这个目的。这两种方法都存在很大的缺陷：需要很高的能量和较短的寿命；并且只能应用于特定波长范围内的辐射探测。 虽然这是一个十分活跃的研究领域，但目前大多数研究只能在极低的温度下进行。

IBM的D-Wave量子计算机量子计算机芯片

第二种是“颜色中心”，一种由钻石等固体材料制成的微小装置，它能发射或捕获一定频率的光子。 这项研究始于2015年，当时成立了名为SPE的二维彩色中心SPEs。 这个系统由一个原子结构组成，每个元素都有自己独特的光学性质：当它受到光照射时将发射出红、橙等不同色彩。这两个实验表明了一种新的物理机制。 原子薄片可以相对容易地传输和吸收光子，但是它们也只能在很低的温度下运行。

在不需要低温的情况下使用氢能，为量子技术的广泛应用开辟了道路。

Aharonovich说：“hBN的科学应用已经在这里开始了。这是迄今为止最明亮的单光子源。许多人使用它校准设置，比如共焦显微镜。”

他补充道，如果一切顺利，商业应用只需要三到五年的时间。 即便如此，这也不是一帆风顺的。 “我希望我们能够继续做下去。”美国物理学家组织网近日报道，美国加州大学圣迭戈分校研究人员开发出一种新技术，可将单层h BN材料制成多层膜并用于生产3D打印器件。 单层hBN本身的批量生产“需要在制备方法上有巨大的进步”。

中国正在建设合肥合肥量子信息科学国家实验室