量子通信領域，稀土探針的單光子發(fā)射特性備受關注。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，但成本降低50%。該技術為構(gòu)建基于稀土探針的小型化量子通信終端奠定了基礎，有望應用于衛(wèi)星-地面量子鏈路與城市量子通信網(wǎng)絡，推動量子信息技術的實用化進程。

在植物營養(yǎng)研究中，稀土探針為可視化養(yǎng)分運輸提供了突破。將稀土探針標記的納米磷肥施入土壤后，其近紅外二區(qū)熒光可穿透500μm厚的葉片組織，清晰顯示磷元素從根系向葉肉細胞的運輸路徑。實驗發(fā)現(xiàn)，在干旱脅迫下，玉米根系的稀土探針熒光壽命比正常植株延長18%，這與干旱誘導的根系酸性磷酸酶活性升高相關，該酶可水解探針表面的磷酸酯基團，改變其微環(huán)境從而影響熒光壽命。這種動態(tài)監(jiān)測技術實現(xiàn)了植物養(yǎng)分吸收的可視化，為開發(fā)高效納米肥料提供了數(shù)據(jù)支持，田間實驗顯示，基于稀土探針優(yōu)化的磷肥利用率提升35%。