Команде исследователей во главе с Александром Холлейтнером , Джонатаном Финли , физиками из Технического университета Мюнхена (TUM) удалось поместить источники света в атомно тонкие слои материала с точностью до нескольких нанометров. Это позволяет использовать ряд приложений в квантовой технологии, начиная от квантовых датчиков, транзисторов и заканчивая технологией шифрования для передачи данных. Исследование было опубликовано в Nature Communications .
Ранее схемы на чипах полагались на электроны как носители информации. Однако в ближайшие дни фотоны, несущие информацию со скоростью света, будут выполнять эту задачу в оптических цепях. Основными строительными блоками для таких чипов являются квантовые источники света, связанные с детекторами и квантовыми оптоволоконными кабелями.
Джулиан Кляйн , ведущий автор исследования, сказал, что это первый шаг в создании оптических квантовых компьютеров. Для будущих применений источники света должны быть связаны с фотонными схемами, чтобы сделать возможными квантовые вычисления на основе света. Однако критической точкой является точное контролируемое размещение источников света. Квантовые источники света в материалах, таких как алмаз или кремний, могут быть созданы, но не точно размещены в материалах.
Физики использовали полупроводниковый слой дисульфида молибдена в качестве исходного материала толщиной в три атома. Затем они облучили его пучком ионов гелия, сфокусированных на поверхности площадью менее одного нанометра. Для генерации оптически активных дефектов атомы молибдена или серы очень точно выбиваются из слоя. Несовершенства представляют собой ловушки для электронно-дырочных пар, которые испускают желаемые фотоны. Гелиевый ионный микроскоп в Центре нанотехнологий и наноматериалов Института Уолтера Шоттки использовался для облучения материала с точным боковым разрешением.
Исследователи из TUM , Университета Бремена , Общества Макса Планка разработали модель для описания энергетического состояния, наблюдаемого при теоретических несовершенствах.
В будущем ученые хотят создавать сложные структуры источников света в двумерных структурах боковой решетки для исследования многоэкситонных явлений. Это экспериментальная реализация теории в контексте модели Бозе-Хаббарда, учитывающая сложные процессы в твердых телах.
Поскольку источники света имеют аналогичный дефект в материале, их невозможно различить теоретически. Это открывает новые возможности, основанные на квантово-механическом принципе запутывания. Кляйн сказал, что это очень возможно для интеграции квантовых источников света в фотонные цепи очень элегантным образом. Из-за высокой чувствительности, возможно сделать квантовые датчики для смартфонов, а также сделать высоконадежные технологии шифрования для передачи данных.
Ссылка на на журнал Nature Communications: https://www.nature.com/articles/s41467-019-10632-z
Источник: https://sciencehook.com/technology/developing-quantum-light-sources-for-use-in-optical-circuits-3282
@samsonenko Поздравляю! Вы получили личную награду!
Вы можете нажать на бейдж, чтобы увидеть свою страницу на Доске Почета.