人工光合作用研究中，稀土探針***提升了光催化效率。將Yb/Er共摻雜的稀土探針作為上轉(zhuǎn)換層，覆蓋在光催化材料表面，可將紫外光（200-400nm）轉(zhuǎn)化為近紅外二區(qū)光（1000-1700nm），匹配光催化劑的吸收光譜。實驗顯示，該體系的產(chǎn)氫效率達3.2mmol/h·g，是傳統(tǒng)光催化的3倍，這源于稀土探針的上轉(zhuǎn)換發(fā)光延長了光生載流子的壽命（從10ns延長至50ns），減少了復(fù)合損失。理論計算表明，稀土探針的加入使光催化反應(yīng)的表觀量子效率從8%提升至25%，為太陽能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化提供了新路徑，相關(guān)技術(shù)已應(yīng)用于海水制氫示范項目，推動氫能經(jīng)濟的綠色發(fā)展。

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環(huán)境，可實現(xiàn)單光子級別的近紅外二區(qū)熒光發(fā)射，其熒光壽命抖動＜50ps，滿足量子密鑰分發(fā)（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(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)，推動量子信息技術(shù)的實用化進程。

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