量子光源為光學(xué)電路鋪平了道路

由慕尼黑工業(yè)大學(xué)(TUM)的物理學(xué)家Alexander Holleitner和Jonathan Finley領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)成功地將光源放置在原子級薄的材料層中，精度僅為幾納米。這種新方法允許量子技術(shù)中的眾多應(yīng)用，從量子傳感器和智能手機(jī)中的晶體管到用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男录用芗夹g(shù)。

芯片上的先前電路依賴于電子作為信息載體。將來，以光速傳輸信息的光子將能夠在光學(xué)電路中承擔(dān)這項(xiàng)任務(wù)。然后需要量子光源，其與量子光纖電纜和檢測器連接，作為這種新芯片的基本構(gòu)建塊。

由TUM物理學(xué)家Alexander Holleitner和Jonathan Finley領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已成功地在原子級薄的材料層中創(chuàng)建了這樣的量子光源，并以納米精度放置它們。

邁向光量子計(jì)算機(jī)的第一步

“這是邁向光學(xué)量子計(jì)算機(jī)的第一個(gè)關(guān)鍵步驟，”該研究的第一作者朱利安克萊因說。“因?yàn)閷τ谖磥淼膽?yīng)用，光源必須與光子電路，波導(dǎo)耦合，例如，以便使基于光的量子計(jì)算成為可能。”

這里的關(guān)鍵點(diǎn)是光源的精確和精確可控的放置?？梢栽谥T如金剛石或硅的傳統(tǒng)三維材料中產(chǎn)生量子光源，但是它們不能精確地放置在這些材料中。

確定性缺陷

然后物理學(xué)家使用一層半導(dǎo)體二硫化鉬(MoS 2)作為起始材料，只有三個(gè)原子厚。他們用氦離子束照射它，它們聚焦在小于1納米的表面積上。

為了產(chǎn)生光學(xué)活性缺陷，將所需的量子光源，鉬或硫原子精確地錘出該層。瑕疵是所謂的激子，電子 - 空穴對的陷阱，然后發(fā)射所需的光子。

從技術(shù)上講，沃爾特肖特基研究所納米技術(shù)和納米材料中心的新型氦離子顯微鏡可用于以無與倫比的橫向分辨率照射這種材料，對此至關(guān)重要。

在通向新光源的道路上

與TUM，馬克斯普朗克學(xué)會(huì)和不來梅大學(xué)的理論家一起，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)模型，該模型還描述了在理論上的缺陷中觀察到的能量狀態(tài)。

在未來，研究人員還希望在橫向二維晶格結(jié)構(gòu)中創(chuàng)建更復(fù)雜的光源圖案，以便研究多激子現(xiàn)象或特殊材料特性。

這是一個(gè)世界的實(shí)驗(yàn)門戶，這個(gè)世界早已在理論上在所謂的Bose-Hubbard模型的背景下進(jìn)行描述，該模型試圖解釋固體中的復(fù)雜過程。

量子傳感器，晶體管和安全加密

并且不僅在理論上，而且在可能的技術(shù)發(fā)展方面都可能取得進(jìn)展。由于光源在材料中總是具有相同的潛在缺陷，因此它們在理論上是難以區(qū)分的。這允許基于量子力學(xué)糾纏原理的應(yīng)用。

“有可能將我們的量子 光源非常優(yōu)雅地集成到光子電路中，”Klein說。“ 例如，由于高靈敏度，可以為智能手機(jī)構(gòu)建量子傳感器，并為數(shù)據(jù)傳輸開發(fā)極其安全的加密技術(shù)。”