本報(bào)告圍繞“材料—器件—系統(tǒng)”主線(xiàn)，探討低維量子材料中量子態(tài)的精準(zhǔn)調(diào)控，及其在光電器件中的集成應(yīng)用。在量子態(tài)產(chǎn)生方面，通過(guò)納米線(xiàn)量子點(diǎn)與等離激元結(jié)構(gòu)耦合，實(shí)現(xiàn)高純度、高方向性單光子發(fā)射；利用非線(xiàn)性光學(xué)過(guò)程高效產(chǎn)生糾纏光子對(duì)，并結(jié)合微納結(jié)構(gòu)獲得片上軌道角動(dòng)量單光子源，為高容量量子編碼提供多自由度載體。在量子態(tài)探測(cè)與操控方面，基于膠體量子點(diǎn)與二維材料的混合異質(zhì)結(jié)，實(shí)現(xiàn)了寬波段高響應(yīng)光電探測(cè)；進(jìn)一步構(gòu)建了光電突觸與儲(chǔ)備池計(jì)算系統(tǒng)，支持低功耗人工視覺(jué)與時(shí)序信息處理。在應(yīng)用層面，上述器件網(wǎng)絡(luò)支撐了基于光子時(shí)間模式與軌道角動(dòng)量的量子密鑰分發(fā)與隱形傳態(tài)；二維材料的非線(xiàn)性效應(yīng)也被集成至光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)片上超快光學(xué)計(jì)算。綜上，結(jié)合量子材料內(nèi)稟特性與微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為構(gòu)建高容量光電量子互聯(lián)網(wǎng)與類(lèi)腦芯片奠定了基礎(chǔ)。