Международная группа исследователей сумела поместить источники света в атомарно тонкие слои материала с точностью до нескольких нанометров.
В традиционных квантовых чипах информация передаётся электронами. Фотоны, способные перемещаться со скоростью света, могут быть быстрее. Но реализовать передачу информации с помощью квантов света сложно из-за контроля точности передачи сигнала и количества фотонов, испускаемых за единицу времени.
Врачи из Мюнхенского технического университета вместе с сослуживцами из других стран попыталисьЧтобы решить эту проблему, создали источники света толщиной нескольких атомов и с точностью в несколько нанометров разместили их на поверхности. Контролируемое размещение источников света оказалось критичным. Можно создавать квантовые источники света в обычных трехмерных материалах, таких как алмаз или кремний, но точно поместить их в эти структуры не получается.
Физики использовали слой дисульфида молибдена (MoS2) толщиной три атома в качестве исходного материала. Пучок ионов гелия, сфокусированный на площади менее одного нанометра, облучал этот слой. Это позволило выбить один-два атома серы или молибдена, создав дефект. Такой дефект ловит экситоны — квазичастицы из электрона и дырки, которые могут испускать фотоны при подаче электрического тока.
Ученые создали модель, которая теоретически описывает энергетические состояния дефектов. В будущем исследователи планируют моделировать источник света в более сложных структуре—например, двумерных боковых структурах решетки — для изучения мультиэкситонных явлений или экзотических свойств материалов.
Ученые создали источники света, которые можно применять в теоретических исследованиях и квантовых вычислениях.
Из-за постоянного дефекта в материале эти источники света одинаковы и могут быть квантово запутанными. Авторы утверждают, что высокая чувствительность таких источников позволит использовать их в качестве основы для квантовых датчиков в смартфонах и чрезвычайно безопасных технологий шифрования данных.