| 0 |
|
Международная команда, возглавляемая Александром Холляйтнером (Alexander Holleitner) и Джонатаном Финли (Jonathan Finley), физиками из Технического университета Мюнхена (TUM), преуспела в размещении источников света в слоях атомарно тонкого материала с точностью в несколько нанометров. Новый метод позволяет использовать множество приложений в квантовых технологиях, от квантовых датчиков и транзисторов в смартфонах до новых технологий шифрования для передачи данных.
Предыдущие схемы на чипах полагаются на электроны как носители информации. В будущем фотоны, которые передают информацию со скоростью света, смогут выполнять эту задачу в оптических цепях. Квантовые источники света, которые затем соединяются с квантовыми волоконно-оптическими кабелями и детекторами, необходимы в качестве основных строительных блоков для таких новых чипов.
«Это первый шаг к оптическим квантовым компьютерам, - говорит Джулиан Кляйн (Julian Klein), ведущий автор исследования. - Потому что для будущих применений источники света должны быть связаны с фотонными цепями, например, волноводами, чтобы сделать возможными квантовые вычисления на основе света».
Критическим моментом здесь является точное и точно контролируемое размещение источников света. Можно создать квантовые источники света в обычных трехмерных материалах, таких как алмаз или кремний, но они не могут быть точно размещены в этих материалах.
Затем физики использовали слой полупроводникового дисульфида молибдена (MoS2) в качестве исходного материала, толщиной всего три атома. Они облучили образец пучком ионов гелия, сфокусировав его на поверхности площадью менее одного квадратного нанометра.
Для создания оптически активных дефектов нужные квантовые источники света, атомы молибдена или серы, точно выбиваются из слоя. Дефекты представляют собой ловушки для экситонов, электронно-дырочных пар, которые затем испускают нужные фотоны.
Технически, для этого центральное значение имел новый гелиево-ионный микроскоп в Центре нанотехнологий и наноматериалов Института Уолтера Шоттки, который был использован для облучения такого материала с беспрецедентным боковым разрешением.
Совместно с теоретиками из TUM, Общества Макса Планка и Бременского университета команда разработала модель, которая также теоретически описывает энергетические состояния, наблюдаемые при дефектах.
В будущем исследователи хотят создавать более сложные структуры источников света, например, в поперечных двумерных решетчатых структурах, чтобы таким образом исследовать многоэкситонные явления или свойства экзотических материалов.
Это экспериментальные ворота в мир, который долгое время теоретически описывался только в контексте так называемой модели Бозе-Хаббарда, стремящейся объяснить сложные процессы в твердых телах.
Прогресс может быть достигнут не только в теории, но и в отношении возможных технологических применений. Поскольку источники света всегда имеют один и тот же дефект в материале, они теоретически неразличимы. Это учитывает приложения, которые основаны на квантово-механическом принципе запутывания.
«Можно очень элегантно интегрировать наши квантовые источники света в фотонные схемы, - говорит Кляйн. - Благодаря высокой чувствительности можно, например, создавать квантовые датчики для смартфонов и разрабатывать чрезвычайно безопасные технологии шифрования для передачи данных».
Дефекты в тонких слоях сульфида молибдена, создаваемые бомбардировкой ионами гелия, могут служить наноисточниками света для квантовых технологий
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
| 0 |
|
