Квантовые точки могут получаться естественным путем

Создание в лаборатории LMSC (Laboratory of Semiconductor Materials) Института Материалов EPFL (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne) высококачественных полупроводниковых нанопроводов с квантовыми точками может иметь далекоидущие последствия для будущего квантовых вычислений.

Для того чтобы реализовать квантовый потенциал света, среди прочего, необходимы источники, способные испускать одиночные фотоны. Ими могут, в частности, быть нанопровода диаметром от 20 до 100 нм. Они очень эффективно поглощают свет, а дополненные нанокристаллами (квантовыми точками), способны испускать отдельные фотоны под действием лазерного излучения.

Однако, создание квантовых точек в нанопроводах до сих пор было чрезвычайно сложной задачей, плохо воспроизводимой и не позволяющей добиться высокой эффективности излучения фотонов.

Открытие, сделанное швейцарскими учеными, состоит в том, что квантовые точки могут возникать на поверхности нанопроводов определенного типа естественным образом, в процессе изготовления последних. Как сообщается в журнале Nature Materials, квантовые точки образуются на поверхности раздела между двумя базовыми материалами нанопроводов — арсенидом галлия (GaAs) и арсенидом алюминия (AlAs).

Расчеты и моделирование на суперкомпьютерах EPFL свидетельствуют, что получаемые структуры отличаются несвойственной нанотехнологиям рабочей стабильностью и обеспечивают необычно высокий выход фотонов. Более того, оказалось, что размеры квантовых точек можно задавать, управляя параметрами процесса изготовления нанопроводов.

Длина волны фотонов зависит от размеров точки, таким образом, становится возможным, облучая нанопровода лазерным светом определенной частоты генерировать фотоны желаемого цвета — например, инфракрасные.

Механизм естественного формирования квантовых точек все еще ожидает своего объяснения. Кроме того, швейцарские ученые исследуют возможность электрической стимуляции однофотонного излучения — это сделало бы такие источники совместимыми с электронным оборудованием.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365