量子通信領域，稀土探針的單光子發射特性備受關注。通過調控稀土離子的摻雜濃度與晶體場環境，可實現單光子級別的近紅外二區熒光發射，其熒光壽命抖動＜50ps，滿足量子密鑰分發（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，產生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，與傳統鈮酸鋰單光子源性能相當，但成本降低50%。該技術為構建基于稀土探針的小型化量子通信終端奠定了基礎，有望應用于衛星-地面量子鏈路與城市量子通信網絡，推動量子信息技術的實用化進程。
在植物營養研究中，稀土探針為可視化養分運輸提供了突破。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。實驗發現，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，改變其微環境從而影響熒光壽命。這種動態監測技術實現了植物養分吸收的可視化，為開發高效納米肥料提供了數據支持，田間實驗顯示，基于稀土探針優化的磷肥利用率提升35%。
