可调谐量子光源

了解量子世界的细节 - 电子和光量子（多个光子）- 可以从根本上改善计算机和传感器。制造统治量子世界的器件的关键组件是发射常规单光子流的光源。

综合纳米技术中心的科学家们及其同事们在化学上对碳原子的微小管子进行了修饰。这些经过修饰的碳原子的管是第一种在室温和通信波长下发射单光子的材料。目前尚没有其他材料系统能够同时满足这两个关键操作条件（Nature Photonics, “Tunable room-temperature single-photon emission at telecom wavelengths from sp3 defects in carbon nanotubes”）。

[attachment=82105]
该示意图显示了当被绿光激发时从化学修饰的碳纳米管发射单个光子（红色）。（图片来源：Xiaowei He，综合纳米技术中心，洛斯阿拉莫斯）

这些功能的重要组合使得利用量子世界的设备与现有光网络集成成为一种非常接近现实的可能。也就是说，允许超安全数据加密的碳纳米管可以用于当今的通信网络。碳纳米管也可以集成到更灵敏的传感器和未来的量子计算机的设备中。

将基于光纤的量子信息技术集成到现有光网络中的能力将成为量子通信中应用的重要一步。为了实现这一点，量子光源必须能够在通信波长和室温下发射单光子。

尽管进行了二十年的研究工作，但迄今为止，这些功能的组合仍是难以捉摸的。一些系统（例如，自组装量子点）以通信波长发射但需要低温冷却。其他系统（例如钻石氮空位中心）在室温下工作，但只能在可见光谱范围内发射单光子。

纳米技术综合中心的科学家们及其合作伙伴已经制造出具有这两个关键特征的功能化的碳纳米管。碳纳米管先前已被确定为有前景的量子光源；然而，它们产生的不稳定的光子发射仍是有问题的。

综合纳米技术中心的科学家发现的答案是通过芳基重氮化反应对纳米管进行化学修饰。这导致了纳米管的缺陷，这些缺陷允许在室温和通信波长下可控的发射单光子。该团队还表明，发射波长是可调的。正如可以调节小提琴弦的张力和长度以实现不同的频率一样，功能化的碳纳米管的直径可以变化以产生不同的发射波长。

这些结果不仅对基础科学具有重要意义，包括功能化学和量子计量学，但也为量子技术的激动人心的发展打开了大门。

原文链接：https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=49468.php（实验帮译）

查看本帖完整版本: [-- 可调谐量子光源 --] [-- top --]