Разработаны принципиально новые источники света на основе квантовых технологий

Новости МирТесен

Международная команда исследователей добилась размещения светоизлучающих элементов в ультратонких слоях вещества с точностью порядка нескольких нанометров.

В классических квантовых чипах для хранения информации используются электроны. Но для передачи сигнала фотоны могут быть более эффективными, поскольку они распространяются со скоростью света. Тем не менее, использование квантов света для передачи информации затруднено из-за необходимости точного контроля над качеством сигнала и количеством фотонов, излучаемых за единицу времени.

Сотрудничество ученых из Мюнхенского технического университета и специалистов из других стран попыталисьДля решения возникшей задачи были разработаны источники света, размеры которых составляют несколько атомов, и их удалось расположить на поверхности с точностью до нескольких нанометров. Ключевым аспектом стало обеспечение контролируемого позиционирования этих источников. Хотя квантовые источники света могут быть сформированы в стандартных трехмерных материалах, таких как алмаз или кремний, точное размещение внутри этих структур оказывается невозможным.

Для проведения эксперимента физики применили слой полупроводникового дисульфида молибдена (MoS2), имеющего толщину всего три атома. Обработка материала осуществлялась посредством воздействия пучка ионов гелия, фокусировка которого была сконцентрирована на участке поверхности площадью менее одного нанометра. Данный метод позволил локально удалять один или два атома серы или молибдена из структуры, формируя дефект. Этот дефект выступает в роли уловителя экситонов – квазичастиц, состоящих из электрона и дырки, способных излучать фотоны при подаче электрического напряжения.

Разработанная командами ученых модель позволяет теоретически объяснить энергетические состояния, регистрируемые в этих дефектах. В дальнейшем исследователи планируют создавать более сложные схемы освещения, например, в боковых двумерных структурах кристаллической решетки, чтобы изучать мультиэкзитонные процессы или необычные свойства материалов.

Ученые утверждают, что созданные ими источники света могут найти применение не только в теоретических исследованиях, но и в квантовых вычислениях. Поскольку каждый источник света основан на одном и том же дефекте материала, они потенциально идентичны друг другу, что позволяет создавать их квантово запутанными состояниями. Авторы работы предполагают, что высокая чувствительность этих источников может лечь в основу квантовых датчиков для мобильных устройств и обеспечить чрезвычайно надежные методы шифрования данных.