量子通信領域，稀土探針的單光子發射特性備受關注。通過調控稀土離子的摻雜濃度與晶體場環境，可實現單光子級別的近紅外二區熒光發射，其熒光壽命抖動＜50ps，滿足量子密鑰分發（QKD）的時間-能量糾纏要求。在自由空間量子通信實驗中，稀土探針作為單光子源，通過980nm脈沖激光激發，產生1550nm波段的單光子序列，量子比特誤碼率＜0.1%，通信距離達10公里，與傳統鈮酸鋰單光子源性能相當，但成本降低50%。該技術為構建基于稀土探針的小型化量子通信終端奠定了基礎，有望應用于衛星-地面量子鏈路與城市量子通信網絡，推動量子信息技術的實用化進程。
在光熱醫治的精細溫控領域，近紅外二區稀土探針展現出獨特優勢�；贓r/Yb離子對的溫度敏感性，探針的熒光壽命比值（如540nm/660nm發射峰的壽命比）與組織溫度呈線性相關，測溫精度可達±0.5℃。當用于肝*光熱醫治時，稀土探針標記的金納米棒在808nm激光照射下，腫塊局部溫度每升高1℃，其熒光壽命比值就會相應變化3.2%，醫生可根據實時監測的壽命數據動態調整激光功率，避免溫度超過45℃導致的正常肝組織損傷。動物實驗表明，這種溫控技術使光熱醫治的腫塊消融率提升至91%，而周邊正常組織的熱損傷面積減少60%，為臨床轉化提供了關鍵技術支撐。
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