各位是否想过，你生活中有序运转的一切，背后都是一群隐形小人在支撑呢？
比如当你清早醒来，拧开水龙头洗脸，一个隐形小人赶紧按压供水，而你放进烤箱用来当早餐的面包片，同样是一个隐形小人忙不迭为你烘烤；
比如街头的红绿灯、通行闸口、送你去公司的地铁，都是隐形小人在操控和奔跑托举；
再比如当你累了一天，回家就想立刻被巨大的沙发包裹，沉浸式扫除疲惫，结果他喵的电视居然没信号！等等...原来是切换画面的隐形小人在打瞌睡啊。
在这个世界上，或许你曾无数次觉得自己是一个人，但其实有无数隐形小人在全力支撑你的生活。
OK 幻想到此结束，以上这个萌系脑洞小短片叫做 KUROKO，是日本金沢美术工艺大学视觉设计系学生 Haruka Suzuki 的毕业作品。虽然它是一部动画，理智提醒我们这些脑洞绝无可能发生在真实世界中，但宏观世界里不可能的事，有没有可能发生在微观世界里呢？
如果你听说过“量子点”，那么再回顾上述脑洞，或许你将会心一笑。接下来，我们不妨去探访那群活跃在微观世界里的隐形“量子点”小人。
当然，不能忘了它们背后的灵魂人物：日本东京大学的荒川泰彦教授（Yasuhiko Arakawa）。 闪烁的量子点 如果你是观影狂人，对画质和色彩表现有着高要求，那么你一定听说过量子点电视。
与传统液晶电视利用 RGB(红、绿、蓝)三原色发光不同，量子点电视采用量子点这项革命性的显示技术，并逐渐成为高端电视机的标配。
量子点（Quantum Dots, 简称 QDs）是一种半导体纳米晶体，直径通常在 2-10 纳米之间，由于尺寸小，所以量子点能够表现出与宏观材料不同的量子力学特性，比如量子限域效应。
量子限域效应（Quantum Confinement Effect），指的是当一个物质的尺寸缩小到接近或小于其波函数特征长度时，物质的电子和空穴（电子的缺失位置）的运动，会被限制在一个或多个维度上，从而导致其电子和光学性质发生显著变化。就像一个被夹在缝隙里的倒霉蛋，只能在上下和前后两个方向上移动，第三个方向上的运动被限制了。 图片来源于网络
量子限域效应使得量子点能够吸收和发射特定波长的光，光的波长（颜色）可以通过调整量子点的尺寸大小来调节。 量子点在紫外光下会根据自身大小发出不同颜色 （图片来源于Allison Dennis，摄影KennyChou） 量子点应用于显示技术中，能够大幅提升画面的色彩表现力和亮度，呈现更多细节，而且量子点材料的物理特性稳定，耐候性也不错，像在南方高温、高湿的环境中，也有较为优秀的使用寿命。
所以当你在观看一台量子点电视时，虽然不像开头动画里那样，有个隐形小人在玩儿命切换画面，却仍有数以亿计的隐形“量子点”小人在为你点亮，一体同心为你演绎悲欢离合、侠骨柔肠。 图片来源于网络 或许你会说，好遗憾，我并不刚需一台高端电视，是不是就无法和这群隐形“量子点”小人一起玩耍？当然不是。
它们不仅广泛出没于诸多光电子器件中，还在生命科学等领域大显身手：得益于自身独特的光学性质，量子点可以用于生物成像和标记，提供高分辨率的成像结果。 量子点在生物成像中的应用（图片来源于网络） 总的来说，量子点是纳米技术和量子力学的一个重要研究对象，独特的力学特性使其在科学研究和实际应用中具有巨大潜力。而让量子点舞动的先驱人物，正是日本东京大学的荒川泰彦教授。
发表于1982年的一篇文章 荒川泰彦是日本东京大学纳米量子电子信息研究机构教授、特任教授，量子创新研究中心主任，东京大学生产技术研究所教授、名誉教授。他的研究重点是半导体物理学，包括纳米结构的生长及其光电应用，曾获得日本学士院奖，日本文化功劳者勋章，日本紫绶褒章，The MOC Award，IEEE Jun-ichi Nishizawa Medal，中日文化奖等多项荣誉。
1980 年，荒川泰彦获得东京大学电子工程专业的博士学位，同年成为东京大学助理教授，次年又被提升为副教授。
如此快的晋升速度，在当下非升即走的氛围中略显不可思议，其实这与东京大学当时施行的政策有关：由于教授无需负责学生的工资，故而省去了经费申请方面的精力消耗，这才令荒川泰彦教授拿到教职后，得以潜心研究深感兴趣的半导体量子现象，最终产出科研成果。
1982 年，也就是荒川泰彦担任副教授的第二年，他发表了一篇具有重要影响的文章： 《多维量子阱激光器及其阈值电流的温度依赖性》（Multidimensional quantum well laser and temperature dependence of its threshold current） 。
1982年《应用物理快报》文章截图 在这篇发表在《应用物理快报》（Applied Physics Letters）的文章中，荒川泰彦教授和同事在世界上首次提出了将自由电子限制在三维空间中的半导体量子点的概念，并从理论和实验上证明了量子点对于电子运动维度的降低，可以有效改善激光器的各种性能。
基于这一成就，荒川教授一直追求量子点的晶体生长技术和光学性能，并为量子点激光器的实际应用做出了巨大贡献，证明了量子点激光器是硅集成电路和光子晶体学中的重要光源。
也正是从这篇文章发布之后，量子点受到了广泛关注和研究。制备方面，可合成量子点的自组装或电场约束等方法开始发展；应用方面，在光学(基于荧光特性)，电子学和功能材料(基于量子点的各种光电子学器件)，生命科学(如作为荧光标记物)，新能源(如用于太阳能电池的频谱转换)等多个领域得到应用。
更值得一提的是，由于量子点具有分立的能级，使得其近年来在量子计算领域也成为热门关注。 量子点与量子计算 此外，荒川泰彦教授还在不经意间我们提供了一种治愈系的世界观察视角：原来在平凡的每一天里，真的有一群隐形小人在微观世界里玩儿命为我们操劳。 量子点技术和量子计算，二者有着很好的适配度：
1、量子点能够用来实现量子比特。 量子点在低温下可以冷却到能量的基态，并且可以通过微波等外场控制其能级，它的状态又可以通过自旋电荷转换来读取出来。这些性质使得量子点非常适合作为量子比特。
2、量子点具有可操控性。 量子点的尺寸和形状都可以精确控制，因此能够设计出具有特定电子和光学特性的量子点。这种精确控制能力使得量子点成为一种非常适合用于构建和操控量子比特的材料。
3、 量子点耦合。 通过将多个量子点耦合在一起，可以实现量子比特之间的相互作用，这是实现量子门操作和量子纠缠的关键。量子点耦合可以通过电场或磁场来实现，使得量子点系统在量子计算中具有潜在应用。
4、 不错的集成特性。 目前半导体工艺已经非常成熟，基于硅基等的量子点也有着不错的集成特性，适于未来多量子比特数量的量子计算机的开发。
继 1982 年那篇重磅文章发布之后，荒川教授还研究了使用单个量子点的量子光源，通过控制量子点中的激子物理性质，实现了在超室温环境中工作的高温单光子源，并以单个量子点为增益介质在纳米结构光学谐振器中实现了激光振荡。此外，通过首次观测到半导体中的真空拉比振荡，还为固态谐振器量子电动力学的研究奠定了基础。
作为半导体物理、量子点技术和光通信领域的开创性人物，荒川泰彦教授发表了多篇学术论文，不仅在学术界享有很高声誉，还在多个国际学术组织中担任重要职务，包括 IEEE（电气与电子工程师协会）和 OSA（光学学会）等，也获得了许多国际奖项，包括 IEEE David Sarnoff Award 和 OSA Nick Holonyak Jr. Award 等。
整体来看，荒川泰彦教授极大推动了现代光电子学和光通信技术的发展，在提高光通信系统的传输速率和效率方面具有重要贡献，对现代高速互联网和数据传输技术的发展起到了关键作用，在推动全球信息技术基础设施发展方面具有重要意义。
此外，荒川泰彦教授还在不经意间我们提供了一种治愈系的世界观察视角：原来在平凡的每一天里，真的有一群隐形小人在微观世界里玩儿命为我们操劳。
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