» » Открыт материал для генерации квантового света

Открыт материал для генерации квантового света

Открыт материал для генерации квантового света
Рисунок художника, показывающий включение излучателей одиночных фотонов во время роста hBN ©Trong Toan Tran

Системы, которые могут излучать поток одиночных фотонов, называемые квантовыми источниками света, являются критически важными аппаратными компонентами для новых технологий, таких как квантовые вычисления, квантовый Интернет и квантовые коммуникации.

Во многих случаях способность генерировать квантовый свет по запросу требует манипулирования и контроля над отдельными атомами или молекулами, что выходит за рамки современных технологий производства и делает разработку этих систем междисциплинарной задачей.

В новом исследовании, опубликованном в Nature Materials, международной многопрофильной коллаборации под руководством Технологического университета Сиднея (UTS), была обнаружена химическая структура дефектов в белом графене (гексагональный нитрид бора, hBN), двумерном наноматериале, который имеет большие перспективы. как платформа для генерации квантового света.

Изъяны или дефекты кристалла могут действовать как источники одиночных фотонов, и понимание их химической структуры имеет решающее значение для возможности их изготовления контролируемым способом.

«Излучатели одиночных фотонов hBN обладают выдающимися оптическими свойствами, одними из лучших среди всех систем твердотельных материалов, однако для практического использования их нам необходимо понять природу дефекта, и мы наконец начали разгадывать эту загадку», – говорит Ноа Мендельсон и первый автор исследования.

«К сожалению, мы не можем просто комбинировать мощные методы визуализации отдельных атомов напрямую с измерениями квантовой оптики, поэтому получение этой структурной информации является очень сложной задачей. Вместо этого мы решили эту проблему под другим углом, контролируя включение примесей, таких как углерод, в hBN во время роста, а затем напрямую сравнивая оптические свойства каждого из них», – сказал он.

Для реализации этого всестороннего исследования ученые обратились к исследователям по всему миру с просьбой предоставить массив необходимых образцов.

Исследователи впервые смогли наблюдать прямую связь между внедрением углерода в решетку hBN и квантовой эмиссией.

«Определение структуры дефектов материала – невероятно сложная задача, требующая специалистов из многих дисциплин. Это не то, что мы могли бы сделать в рамках одной только нашей группы. Только объединившись с сотрудниками со всего мира, которые обладают опытом в различных методах выращивания материалов. могли бы мы изучить этот вопрос всесторонне. Работая вместе, мы наконец смогли внести ясность, необходимую для всего исследовательского сообщества» – сказал профессор Игорь Агарович.

Ученые также определили еще одну интригующую особенность в своем исследовании: дефекты несут спин, фундаментальное квантово-механическое свойство и ключевой элемент для кодирования и извлечения квантовой информации, хранящейся на отдельных фотонах.

Подтверждение того, что эти дефекты несут спин, открывает захватывающие возможности для будущих приложений квантового зондирования, особенно с атомарно тонкими материалами.

Эта работа выдвигает на передний план новую область исследований, двумерную квантовую спинтронику, и закладывает основу для дальнейших исследований квантового излучения света hBN.

Авторы ожидают, что их работа будет стимулировать повышенный интерес к этой области и облегчит ряд последующих экспериментов, таких как генерация запутанных пар фотонов из hBN, подробные исследования спиновых свойств системы и теоретическое подтверждение дефектной структуры.

«Это только начало, и мы ожидаем, что наши результаты ускорят внедрение квантовых излучателей hBN для ряда новых технологий», – заключают исследователи.

Identifying carbon as the source of visible single-photon emission from hexagonal boron nitride, Nature Materials (2020). DOI: 10.1038/s41563-020-00850-y , www.nature.com/articles/s41563-020-00850-y

03 ноябрь 2020 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Ученые создали первый в мире сверхпроводник, работающий при комнатной температуре

Одним из необычных свойств сверхпроводящих материалов является то, что они вытесняют магнитные поля и, таким образом, вызывают левитацию магнитов, как показано здесь.

Скручивание графена открывает редкую форму магнетизма

Укладка однослойных и двухслойных графеновых листов с закруткой приводит к новым коллективным электронным состояниям, включая редкую форму магнетизма.

Квантовый мир оказался еще более странным, чем считали физики

Наноразмерный интерферометр, сверхнизкая температура и мощное магнитное поле позволили ученым наблюдать необычные квазичастицы.

Физики впервые наблюдали взаимодействие "кристаллов времени"

Ученые из Великобритании, Финляндии и России впервые в истории стали свидетелями взаимодействия между собой двух временных кристаллов, представляющих новую фазу материи.

Физики квантово запутали 15 триллионов атомов в горячем газе

Учёные сломали стереотип, что квантовая запутанность — невероятно хрупкое состояние, которое требует сверхнизких температур и изоляции одиночных атомов.

Время «возникает» из-за спутывания квантовых частиц

Недавно физики решили проверить знаменитую теорию, которая говорит о том, что время возникает благодаря побочному эффекту квантового спутывания частиц.  В эксперименте каждый из спутанных фотонов
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Ответ на вопрос – зачем в древности был нужен и как использовался «Римский додекаэдр».Америка-2020 как АтлантидаВ группе Дятлова их было 12 по АПВЕРГИДуАмериканская компания Pfizer объявила о создании рабочей вакцины от коронавирусаПирамида Хеопса состоит из трёх пирамидФизики говорят, что Вселенная наполнена загадочной субстанцией, называемой «квинтэссенцией»Настоящий Монте-КристоХаббл заметил тень от сверхмассивной черной дыры в галактике IC 5063