量子通信領(lǐng)域，稀土探針的單光子發(fā)射特性備受關(guān)注。通過調(diào)控稀土離子的摻雜濃度與晶體場(chǎng)環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)單光子級(jí)別的近紅外二區(qū)熒光發(fā)射，其熒光壽命抖動(dòng)＜50ps，滿足量子密鑰分發(fā)（QKD）的時(shí)間-能量糾纏要求。在自由空間量子通信實(shí)驗(yàn)中，稀土探針作為單光子源，通過980nm脈沖激光激發(fā)，產(chǎn)生1550nm波段的單光子序列，量子比特誤碼率＜0.1%，通信距離達(dá)10公里，與傳統(tǒng)鈮酸鋰單光子源性能相當(dāng)，但成本降低50%。該技術(shù)為構(gòu)建基于稀土探針的小型化量子通信終端奠定了基礎(chǔ)，有望應(yīng)用于衛(wèi)星-地面量子鏈路與城市量子通信網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)量子信息技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程。

在植物營(yíng)養(yǎng)研究中，稀土探針為可視化養(yǎng)分運(yùn)輸提供了突破。將稀土探針標(biāo)記的納米磷肥施入土壤后，其近紅外二區(qū)熒光可穿透500μm厚的葉片組織，清晰顯示磷元素從根系向葉肉細(xì)胞的運(yùn)輸路徑。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在干旱脅迫下，玉米根系的稀土探針熒光壽命比正常植株延長(zhǎng)18%，這與干旱誘導(dǎo)的根系酸性磷酸酶活性升高相關(guān)，該酶可水解探針表面的磷酸酯基團(tuán)，改變其微環(huán)境從而影響熒光壽命。這種動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了植物養(yǎng)分吸收的可視化，為開發(fā)高效納米肥料提供了數(shù)據(jù)支持，田間實(shí)驗(yàn)顯示，基于稀土探針優(yōu)化的磷肥利用率提升35%。