二维(2D) 材料是已知存在的最薄的纳米材料。这些精致的薄片只有单层或几层原子厚，已在电子设备、量子光学和光伏技术中得到广泛应用。

Pankaj K. Jha 是工程与计算机科学学院电气工程和计算机科学助理教授，领导着一个量子技术实验室，成员包括 Aswini Pattanayak、Jagi Rout G'28、Amir Targholizadeh G'28、Theodore Todorov '26和 Grisha Nikulin '27，了解新兴的二维材料并利用他们的发现开发用于量子信息科学应用的变革性设备。

Jha 正在开发使用铁基超导体的单光子探测器，可以在更高的温度下工作。目前，超导光电探测器需要低温才能运行。博士后学者 Pattanayak 正在领导这个项目，以了解铁硫族化物基超导体中的光电探测，并研究这些超导体与其他 2D 范德华 (vdW) 材料之间的相互作用，探索其界面上独特的量子现象。

“高温单光子探测器将产生科学和根本性的影响。任何需要灵敏光子探测器的应用都将从这些设备中受益，”Jha 说。

帕塔纳亚克还指导本科生托多罗夫进行光干涉测量。干涉仪结合光来创建可以测量和分析的干涉图案。“干涉测量是光学的基础，因为它可以让你分析光的经典和量子光学特性，”托多罗夫说。“由此产生的干涉可以让人们了解激光的特性，例如它所通过的介质的路径长度、波长和折射率。”

“在这个量子探索的时代，对超导体的研究是开启量子技术和设备无与伦比的前沿领域的基石，”帕塔纳亚克说。

研究生 Rout 正在利用纳米制造技术探索异质结构。她的研究重点是研究高温超导性。除了研究单光子探测器外，劳特还在开发约瑟夫森结，这是通过在两个超导体之间放置薄的非超导材料制成的装置，她将使用基于铁硫族化物的超导体。

“拓扑、磁性和超导性之间的相互作用使我们的材料成为研究亚原子领域中奇怪但有希望的相互作用的有趣平台，”劳特说。

Rout 还在 2D 材料剥离方面指导 Todorov 和 Nikulin。Nikulin 的兴趣是超导量子位架构和量子算法。“基于超导的光子探测对于减少量子计算系统中的量子退相干也具有重要的应用，”尼库林说。

Targholizadeh 是一名研究生，他正在开发基于超表面的平面光子器件，能够在极低的温度下运行。他的目标是解决单光子探测器面临的一些突出挑战，例如偏振灵敏度和近法向入射要求等。

“超表面最近作为纳米光子器件的新范例被引入，在我们的实验室中，我们正在致力于构想、设计、制造和测试这些基于超表面的设备，”Targholizadeh 说。

除了研究之外，Jha在内部教师创意活动和研究 (FCAR) 拨款的支持下，还在大学启动了量子信息科学与工程 (QISE) 研讨会。研讨会向所有人开放，演讲者来自学术界、工业界和国家实验室，涵盖 QISE 和相关研究的实验和理论主题。

“QISE 研讨会系列反响非常出色，有 60-70% 的学生观众参与，”Jha 说。“我看到了大学量子科学的光明前景。