量子信息得益于薄膜突破

创建可靠的基于光的量子计算,网络安全的量子密钥分发以及其他技术的努力得到了一项新研究的推动,该研究展示了创建薄膜以控制单光子发射的创新方法。

“有效控制某些薄膜材料,使它们在精确位置发射单光子 - 所谓的确定性量子发射 - 为超实验室规模的量子材料铺平了道路,”洛斯阿拉莫斯国家实验室材料科学家Michael Pettes说。和多机构研究团队的领导者。

这些二维钨/硒薄膜的可扩展性使其可用于制造量子技术的工艺中。单光子生成是量子通信中全光量子计算和密钥分配的必要条件,对推进量子信息技术至关重要。

该项目在本周的应用物理快报杂志上被记录为特色文章,利用钨/硒薄膜中高度空间局部化和分离良好的发射位置或尖端的应变。该团队使用多步扩散介导的气源通过化学气相沉积合成了薄膜。

因为材料非常薄,所以它符合尖端的半径,并且材料向基底弯曲超过百分之几,就像躺在钉床上的人一样。由此产生的应变足以改变电子结构,但仅限于尖端。受影响的区域发出的光的颜色和性质与来自电影其他部分的光不同。

“虽然需要更多的研究来充分了解机械变形在创建这些量子发射位点中的作用,但我们可以通过使用应变来实现控制量子光学性质的途径,”Pettes说。“这些单光子源构成了基于光子学的全光量子计算方案的基础。”

作者指出,二维材料中的量子发射工程仍处于初期阶段。虽然研究已经观察到这些材料中的缺陷结构产生的单光子,但先前的研究表明,非均匀应变场可能会影响这种效应。然而,造成这种紧急现象的机制仍不清楚,是洛斯阿拉莫斯正在进行的工作的重点。