在《科学进展》杂志上发表的一篇论文中,悉尼科技大学(UTS)的研究人员与明尼苏达大学和庆熙大学合作,发现了一种控制量子光源的新方法,这是量子技术能否在现实系统中可靠应用的关键前提之一。
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论文第一作者安格斯·盖尔博士表示,这项研究为科学家提供了一种控制微小量子光源的新机制,让这些量子光源离实际应用更近一步,比如量子计算、安全通信和超灵敏传感等领域。
“你可以测量到这些量子发射器,知道它们确实存在,但很难让它们在实际中发挥作用。这为我们提供了一个突破口,让我们更接近这一目标——这是朝着实现量子技术迈出的一步,”盖尔博士说。
扭转hBN,改变光的颜色
在实验中,Gale及其同事能够大幅改变发射光的颜色和波长,偏移幅度相当可观。很多实验里,器件做好一个扭转角度后就固定不动了,而他们不一样,能反复拾取、扭转、重新堆叠这种材料,这一点很不寻常。
“我们利用的是六方氮化硼(hBN)这种材料本身的分层特性。我们可以将其拾取、堆叠、扭转,并利用这种扭转来调控发射体。像钻石、碳化硅这类传统材料,根本做不到。”
“好处在于,我们利用这个可扭转的平台,让发射光的偏移量非常大,”Gale说。“通常调控这类系统时,能调的范围非常有限,但这次,偏移量远超预期。”
“与其试图让六方氮化硼缺陷表现得像传统的固态基质,我们选择利用六方氮化硼自身的优势:它薄薄的、分层的、可扭转的结构。”
盖尔把这种材料比作薄薄的奶酪片,而不是一整块固体。
“对于一整块奶酪,你没法真正接触到中间的风味。但如果是切片,你就可以一层层剥开,再重新组合,改变它们之间的互动方式,”他说。
开启新物理学的角度
论文指导教授Igor Aharonovich解释说,扭曲层状材料之所以令人兴奋,是因为它能够打开新的物理学大门。
“你可以将两层各自单独没什么大用的材料,以特定角度放置在一起,突然间就变成了一个完全不同的体系,”Aharonovich教授说。
“这些材料未来有望应用于量子计算、通信和量子传感,这将有助于医疗保健、网络安全和GPS精度提升等应用领域,并让我们能更好地掌控实现这些目标所需的基础组件。”
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