các nhà nghiên cứu từ Graphene Flagship sử dụng vật liệu nhiều lớp để phục vụ 1 ánh sáng lượng tử toàn điện điốt phát quang quẻ (LED) sở hữu phát xạ đơn photon. các đèn LED mang tiềm năng là nguồn photon trên chip trong những vận dụng thông tin lượng tử.
LED nguyên tử mỏng phát ra 1 photon ở 1 thời gian đã được lớn mạnh bởi những nhà nghiên cứu từ Graphene Flagship. Cấu tạo bằng lớp nguyên liệu nguyên tử mỏng, bao gồm dichalcogenides kim khí chuyển tiếp (TMDS), graphene, và boron nitride, những đèn LED siêu mỏng cho thấy tất cả-điện thế hệ photon đơn lẻ sở hữu thể là trên chip nguồn ánh sáng lượng tử xuất sắc cho 1 loạt các áp dụng lượng tử ánh sáng cho truyền thông lượng tử và màng lưới. những nghiên cứu, Thống kê trên báo chí Nature Communications, được dẫn dắt bởi Đại học Cambridge, Vương quốc Anh.
những trang bị siêu mỏng Con số trong bài báo được xây dựng của các lớp mỏng của nguyên liệu lớp khác nhau, xếp chồng lên nhau với nhau để tạo thành một dị thể. dòng điện được tiêm vào những vật dụng, đường hầm trong khoảng đơn lớp graphene, thông qua vài lớp boron nitride hoạt động như 1 rào cản trục đường hầm, và vào mono- hoặc hai lớp TMD vật chất, chả hạn như vonfram diselenide (WSe2), trong Đó các electron tái hợp với lỗ để phóng thích photon đơn lẻ. Ở loại cao, tái tổ hợp này xảy ra trên đầy đủ bề mặt của vật dụng, trong khi loại điện tốt, tính lượng tử là rõ ràng và sự tái tổ hợp tụ họp ở bộ phát lượng tử nội địa hóa cao.
All-điện phát xạ photon đơn lẻ là một dành đầu tiên quan trọng cho quang điện tử học lượng tử tích hợp. bình thường, hệ photon đơn lẻ dựa trên kích thích quang học và đòi hỏi quy mô lớn quang đãng set-up có laser và sự liên kết chính xác của những thành phần quang học. Nghiên cứu này mang lại khí thải đơn photon trên chip cho truyền thông lượng tử một bước gần hơn. Giáo sư Mete Atatüre (Cavendish Laboratory, Đại học Cambridge, Vương quốc Anh), đồng tác giả của nghiên cứu, giải thích "Cuối cộng, trong 1 mạch mở rộng, chúng tôi cần những vật dụng tích hợp đông đảo mà chúng ta với thể điều khiển bằng xung điện, thay vì một laser tụ hội vào phân đoạn khác nhau của một mạch tích hợp đối có truyền thông lượng tử sở hữu các photon đơn lẻ, và những mạng lượng tử giữa các nút khác nhau -. tỉ dụ, để vài qubit - chúng tôi muốn để có thể chỉ cần lái xe hiện giờ, và sở hữu được ánh sáng ra sở hữu toàn bộ phát thải ngừng thi côngĐây. là quang đãng dễ bị khích động, nhưng chỉ có một số ít được điều khiển bằng điện "trong những thiết bị của họ, một hiện khiêm tốn dưới 1 μA đảm bảo rằng các hành vi đơn photon chi phối các đặc điểm khí thải.
Cấu trúc phân tầng của TMDS làm chúng hoàn hảo để dùng trong heterostructures siêu mỏng để dùng trên chip, và cũng cho biết thêm ích lợi của lớp interfacing nguyên tử chuẩn xác. các phát thải lượng tử cũng được diễn ra trong lớp TMD và mang phổ phát xạ quang phổ sắc nét. thực chất lớp cũng cung ứng một lợi thế hơn một số bộ phát đơn photon khác để tích hợp khả thi và có hiệu quả vào những mạch nanophotonic. Giáo sư Frank Koppens (ICFO, Tây Ban Nha), lãnh đạo làm việc trọn gói 8 -. Optoelectronics và quang quẻ tử, cho biết thêm "bằng điện điều khiển nguồn photon đơn lẻ là rất cần thiết cho đa dạng áp dụng, và thực hành trước tiên này với các vật liệu phổ quát lớp là một cột mốc quan trọng thực này siêu mỏng và nền tảng cởi mở sản xuất chừng độ cao của tunability, tự do mẫu mã, và khả năng tích hợp có nền nano-điện tử bao gồm cả CMOS silicon ".
Nghiên cứu này là 1 ví dụ lý tưởng của các khả năng sở hữu thể được mở ra sở hữu các khám phá mới về nguyên liệu. các chấm lượng tử được phát hiện còn đó trong TMDS lớp chỉ rất mới đây, có nghiên cứu được công bố song song vào đầu năm 2015 bởi đội ngũ nghiên cứu khác nhau bao gồm những nhóm hiện đang khiến cho việc trong Graphene Flagship. tấn sĩ Marek Potemski và đồng nghiệp khiến việc tại CNRS (Pháp) hài hòa với những nhà nghiên cứu tại Đại học Warsaw (Ba Lan) đã phát hiện ra bộ phát lượng tử ổn định ở các cạnh của lớp đơn WSe2, hiển thị phát sáng quang quẻ khu biệt mang các đặc tính phát xạ đơn photon. Giáo sư Kis và những đồng nghiệp làm việc tại ETH Zurich và EPFL (Thụy Sĩ) cũng Nhìn vào bộ phát photon đơn sở hữu linewidths hẹp trong WSe2. cùng lúc, giáo sư van der Zant và các đồng nghiệp trong khoảng Đại học khoa học Delft (Hà Lan), khiến cho việc với các nhà nghiên cứu tại Đại học Münster (Đức) Quan sát thấy rằng những phát thải cục bộ trong WSe2 là do exciton bị mắc kẹt, và gợi ý rằng họ với căn do trong khoảng khiếm khuyết cấu trúc. các phát thải lượng tử có khả năng thay thế nghiên cứu về truyền thống chấm lượng tử đối vì phổ quát ích lợi của họ trong các đồ vật siêu mỏng của những cấu trúc phân lớp.
có nghiên cứu này, phát thải lượng tử đang trông thấy trong 1 tài liệu TMD, disulphide cụ thể là vonfram (WS2). Giáo sư Atatüre nói "Chúng tôi đã chọn WS2 bởi vì nó mang bandgap cao hơn, và chúng tôi muốn xem nếu chất liệu khác nhau được phân phối những phần khác nhau của quang phổ phát xạ photon đơn lẻ. có điều này, chúng tôi đã chỉ ra rằng sự phát xạ lượng tử không hề là một tính năng độc đáo của WSe2, điều này cho thấy phổ quát nguyên liệu nhiều lớp khác sở hữu thể với thể để lưu trữ lượng tử tính năng chấm giống như là thấp. "
Giáo sư Andrea Ferrari (Đại học Cambridge, Vương quốc Anh), chủ tịch của Graphene Flagship Management Panel, và Cán bộ khoa học và khoa học của Flagship, cũng là đồng tác kém chất lượng của nghiên cứu. Ông cho biết thêm: "Chúng tôi chỉ trầy xước bề mặt của nhiều ứng dụng có thể có của những trang bị chuẩn bị bằng bí quyết phối hợp graphene có bí quyết điện khác, bán dẫn, siêu dẫn hoặc kim khí vật liệu lớp. Trong trường hợp này, không chỉ với chúng tôi chứng minh nguồn photon điều khiển được, nhưng chúng tôi cũng đã biểu thị rằng ngành khoa học lượng tử rất với thể thừa hưởng lợi từ những nguyên liệu lớp. Chúng tôi kỳ vọng điều này sẽ đem lại sự phối hợp giữa các Graphene Flagship và những nhà nghiên cứu của mình, và vừa mới đây đã ban bố Quantum Technologies Flagship, do khởi đầu trong vài năm đến. phổ quát kết quả thú vị hơn và các áp dụng cứng cáp sẽ làm cho theo. "
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét