دستگاه نانومقیاس جریانی از فوتون های منفرد کایرال را تولید می کند - Physics World

یک دستگاه نانومقیاس جدید مبتنی بر پشته‌هایی از مواد دو بعدی نه تنها می‌تواند جریانی از فوتون‌های منفرد تولید کند، بلکه می‌تواند کایرالیته یا قطبش دایره‌ای آنها را نیز بدون نیاز به میدان مغناطیسی اعمال شده کنترل کند. به گفته محققان آزمایشگاه ملی لوس آلاموس در ایالات متحده که آن را توسعه داده اند، از آنجایی که دستکاری حالت قطبش فوتون راهی برای رمزگذاری اطلاعات در آن است، این پیشرفت می تواند برای فناوری های کوانتومی مهم باشد.

تا پیش از این، قطبش دایره‌ای جریان تک فوتونی تنها با جفت کردن تابش‌کنندگان کوانتومی به دستگاه‌های پیچیده فوتونی یا الکترونیکی در مقیاس نانو یا اعمال میدان‌های مغناطیسی بالا روی این تابش‌ها از طریق آهنرباهای ابررسانای حجیم امکان‌پذیر بود. در کار جدید، تیمی به رهبری فیزیکدان هان هتون یک لایه ضخیم یک مولکولی از یک ماده نیمه رسانا، تنگستن دیزلنید (WSe₂در بالای یک لایه نازک از یک کریستال مغناطیسی، نیکل فسفر تری سولفید (NiPS)₃). محققان سپس تورفتگی‌هایی در پشته ناهم‌ساختار با عرض تنها 400 نانومتر ایجاد کردند.

درست کردن تورفتگی ها

هتون توضیح می دهد: «ما دو اثر بسیار مفید از فرورفتگی ها به دست می آوریم. ابتدا، فرورفتگی‌ها یک چاه یا فرورفتگی در چشم‌انداز انرژی پتانسیل ماده ایجاد می‌کنند که جفت‌های الکترون-حفره (اکسیتون‌ها) را در WSe محدود می‌کند.₂ لایه. این اکسیتون‌ها، در حالت کوانتومی، می‌توانند یک جریان تک فوتونی را پس از تحریک با نور لیزر منتشر کنند. دوم، فرورفتگی ها همچنین خواص مغناطیسی NiPS زیرین را مختل می کنند₃، در نتیجه یک گشتاور مغناطیسی محلی ایجاد می کند که به بیرون از ساختار ناهمسان اشاره می کند.

او می گوید که ترکیب این گشتاور مغناطیسی و "اثر مجاورت" حالت کوانتومی چیزی است که فوتون های قطبی دایره ای را ایجاد می کند. دنیای فیزیک، اما درست کردن آن آسان نبود. «NiPS₃ او توضیح می دهد که یک نیمه هادی ضد فرومغناطیسی است و چرخش ردیف های یون نیکل آن معمولاً منجر به خنثی شدن گشتاورهای مغناطیسی آن می شود. آزمایش‌های اولیه ما به دلیل این تأثیر ناامیدکننده بود.»

شیانگجی لیاز لوس آلاموس محقق فوق دکترا که رهبری آزمایش را بر عهده داشت، بنابراین اندازه‌گیری‌ها را دوباره انجام داد، این بار با استفاده از نوک یک میکروسکوپ نیروی اتمی برای ایجاد فرورفتگی‌های نانومقیاس در لایه‌های انباشته شده. هتون می‌گوید: «این تنظیم چیزی را ایجاد کرد که ما معتقدیم قوی‌ترین اثر فوتون‌های منفرد قطبی شده دایره‌ای تا کنون است. ما غافلگیر شدیم و برای تایید یافته های خود مجموعه ای از آزمایشات کنترل شده را انجام دادیم.

تشخیص کایرال مولکول ها با لیزر تقویت می شود

به گفته این تیم، از آنجایی که اطلاعات را می توان در قطبش فوتون ها رمزگذاری کرد، این پیشرفت می تواند در ارتباطات کوانتومی از جمله رمزنگاری کوانتومی و محاسبات کوانتومی کاربرد داشته باشد. ما حتی ممکن است بتوانیم یک اینترنت کوانتومی فوق‌العاده امن ایجاد کنیم، زیرا اگر بتوانیم جریان فوتون را به موجبرها (مجرای نور) جفت کنیم، می‌توانیم مدارهای فوتونیکی بسازیم که جهت انتشار فوتون‌ها را کنترل می‌کنند. هتون توضیح می دهد.

محققان اکنون به دنبال بهترین راه برای تعدیل درجه قطبش دایره ای جریان تک فوتون با استفاده از روش های نوری، الکتریکی یا مایکروویو هستند. آنها گزارش کار فعلی خود را در مواد طبیعت.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/nanoscale-device-produces-a-stream-of-chiral-single-photons/