美国海军研究实验室(NRL)和空军研究实验室(AFRL)的科学家已经开发出一种方法，可以将量子光源直接写入单层半导体，例如二硒化钨(WSe2)，这些光源一次发射一个光子。 )。单光子发射器(SPE)或量子发射器是各种新兴的基于量子的技术的关键组件，包括计算，安全通信，传感和计量。

与同时发射数十亿光子以形成稳定光流的传统发光二极管相比，理想的SPE根据需要产生恰好一个光子，每个光子与另一个光子无法区分。这些特性对于正在开发的基于光子的量子技术至关重要。此外，这种能力应该在材料平台中实现，该材料平台能够以与现有半导体芯片制造兼容的完全可扩展的方式精确，可重复地放置SPE。

NRL科学家使用原子力显微镜(AFM)在聚合物薄膜基材上的单层WSe2中产生纳米级凹陷或凹痕。在纳米压痕周围产生高度局部化的应变场，其在WSe2中产生单光子发射体状态。在AFRL下进行的这种光发射的时间相关测量证实了这些状态的真正单光子性质。这些发射器是明亮的，产生高单光子率，并且对于新兴应用来说是光谱稳定的关键要求。

“这种量子书法允许任意模式的SPE的确定性放置和实时设计，以便与光子波导，空腔和等离子体结构轻松耦合，”资深科学家兼首席研究员Berend Jonker博士说。“我们的研究结果还表明，纳米压印方法将有效地为量子光子系统的晶圆级制造创建大型阵列或量子发射器模式。”

该研究的第一作者Matthew Rosenberger博士指出了这一发现的重要性，“除了能够实现多功能放置SPE之外，这些结果还提供了一种将应变传递到纳米级二维(2D)材料的通用方法。精确度，为二维设备应变工程的进一步研究和未来应用提供了宝贵的工具。“

该研究的结果为在与国防部(DoD)任务相关的应用中使用2D材料作为单光子发射器的固态主机铺平了道路，例如安全通信，传感和量子计算。这种应用使得远程DoD力量之间的通信成为可能，这些力量不易受到窃听或解密，这是确保作战人员安全的基本要求。

芯片上的量子计算提供了板载功能，可以快速分析传感器阵列获取的非常大的数据集，从而无需传输整个数据集，从而降低了带宽要求。研究结果报告于2019年1月的ACS Nano。