港增三所全國重點實驗室 兩所聚焦量子領域

量子可說是當前香港前沿科研的焦點。在國家科技部支持下，今年7月起，香港的全國重點實驗室體系完成重組，而三所新增實驗室中，就有兩所聚焦量子領域，分別是港中大量子信息技術與材料全國重點實驗室，以及港大的光量子物質全國重點實驗室。前者於量子傳感作出多項突破，包括研發出靈敏度提高一萬倍的鑽石量子探針，推進生物科技及能源材料等方面的精密測量潛力；後者透過融合光子學與二維材料，致力研發量子與超構材料，聚焦超快過程與拓撲結構，助力大灣區科技創新。

港中大研量子探針助精密測量

港中大量子信息技術與材料全國重點實驗室主任劉仁保向香港文匯報分享道，其團隊研發的量子探針，憑藉納米鑽石晶體的碳原子穩定結構，並將其中心相鄰的兩個碳原子，換成一個氮原子和一個空位，造成「氮─空位『色心』」的特殊量子體系，即使在室溫下也能維持優良的量子特性。

這種「色心」本質上是極小的磁針，對微小磁場變化極為敏感，僅需觀察其轉動角度，即可快速精確測量磁場強度，以溫度測量為例，可於一秒內測出萬分之一度的細微變化，較傳統探針靈敏度提升萬倍。他表示，該技術的高溫量子研究的獨特優勢領先全球，包括能於高達1,100℃的極端環境下進行量子測量與控制。

此外，實驗室團隊亦結合新型光學成像與AI演算法的追蹤技術，將量子探針的測量進一步精細至單細胞、單分子程度，適用於複雜生物環境中的信號識別與分析，包括植入細胞內部追蹤其運動和轉動，揭示細胞分化、癌變機制等重要生命過程，亦可捕捉大腦活動時產生的微弱腦磁信號，幫助繪製更精細的腦圖譜，深入了解大腦各區的活躍模式與功能。

港大的光量子物質全國重點實驗室由校長張翔擔任主任，除港大科學家外，成員還包括科大及香港城市大學頂尖學者。該實驗室致力推動光子學、量子物理和微納器件物理以及信息科學的發展，通過有機融合光子學、低維量子物理和微納器件的研究，實現光子和電子多量子自由度的相互轉換，並基於此來開發創新的光量子器件。

因應光學超構材料、二維半導體及其摩爾超晶格等當前熱點課題，實驗室亦會着眼於納米光子學，和超材料與二維材料兩類體系中優勢互補的光信息和電信息有效結合的研究，期望透過研究調控光子和電子的多自由度，實現高度集成的光和電子混合量子晶片。