Thiết bị cỡ nano tạo ra dòng photon đơn phản xạ – Vật lý Thế giới

Một thiết bị có kích thước nano mới dựa trên các chồng vật liệu hai chiều không chỉ có thể tạo ra một dòng photon đơn lẻ mà còn có thể kiểm soát độ đối xứng hoặc phân cực tròn của chúng mà không cần từ trường tác dụng. Vì việc điều khiển trạng thái phân cực của photon là một cách để mã hóa thông tin trong đó, nên tiến bộ này có thể quan trọng đối với các công nghệ lượng tử, theo các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos ở Mỹ, người đã phát triển nó.

Cho đến nay, việc phân cực tròn một dòng photon đơn chỉ có thể thực hiện được bằng cách ghép các bộ phát lượng tử với các thiết bị quang tử hoặc điện tử phức tạp có kích thước nano hoặc bằng cách áp dụng từ trường cao vào các bộ phát này thông qua các nam châm siêu dẫn cồng kềnh. Trong công trình mới, một nhóm do nhà vật lý dẫn đầu Han Htoon xếp chồng lên nhau một lớp vật liệu bán dẫn dày một phân tử, vonfram diselenide (WSe₂), trên một lớp mỏng tinh thể từ tính, niken photpho trisulphua (NiPS₃). Sau đó, các nhà nghiên cứu tạo ra các vết lõm trong ngăn xếp cấu trúc dị thể có chiều ngang chỉ 400 nm.

Bắt các vết lõm đúng

Htoon giải thích: “Chúng tôi thu được hai tác dụng rất hữu ích từ các vết lõm. “Đầu tiên, các vết lõm tạo ra một 'giếng' hoặc chỗ lõm trong bối cảnh thế năng của vật liệu giam giữ các cặp electron-lỗ trống (exciton) trong WSe₂ lớp. “Những hạt kích thích này, ở trạng thái lượng tử, có khả năng phát ra dòng đơn photon khi bị kích thích bằng ánh sáng laser. Thứ hai, các vết lõm cũng phá vỡ tính chất từ ​​tính của NiPS bên dưới₃, từ đó tạo ra một mômen từ cục bộ hướng ra ngoài cấu trúc dị thể.”

Ông nói, sự kết hợp giữa mô men từ này và “hiệu ứng tiệm cận” của trạng thái lượng tử là nguyên nhân tạo ra các photon phân cực tròn. Thế giới vật lý, nhưng để làm được điều đó không hề dễ dàng. “NiPS₃ là một chất bán dẫn phản sắt từ và spin của các hàng ion Ni của nó thường dẫn đến sự triệt tiêu mô men từ của nó,” ông giải thích. “Những thử nghiệm ban đầu của chúng tôi thật đáng thất vọng vì hiệu ứng này.”

Tương Chi Lý, Các Los Alamos Do đó, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ, người đứng đầu thí nghiệm, đã thực hiện lại các phép đo, lần này sử dụng đầu kính hiển vi lực nguyên tử để tạo ra các vết lõm có kích thước nano trong các lớp xếp chồng lên nhau. Htoon nói: “Sự điều chỉnh đó đã tạo ra cái mà chúng tôi tin là hiệu ứng mạnh nhất của các photon đơn lẻ phân cực tròn”. “Chúng tôi rất ngạc nhiên và tiến hành một loạt thí nghiệm có kiểm soát để xác nhận phát hiện của mình”.

Khả năng phát hiện chirus của các phân tử được tăng cường nhờ tia laser

Nhóm nghiên cứu cho biết vì thông tin có thể được mã hóa theo sự phân cực của photon nên tiến bộ này có thể có các ứng dụng trong truyền thông lượng tử, bao gồm mật mã lượng tử và điện toán lượng tử. “Chúng tôi thậm chí có thể tạo ra một Internet lượng tử cực kỳ an toàn bởi vì, nếu chúng tôi có thể ghép dòng photon thành các ống dẫn sóng (ống dẫn ánh sáng), chúng tôi có thể chế tạo các mạch quang tử điều khiển hướng truyền của các photon,” Htoon giải thích.

Các nhà nghiên cứu hiện đang tìm kiếm cách tốt nhất để điều chỉnh mức độ phân cực tròn của dòng photon đơn lẻ bằng các phương pháp quang học, điện hoặc vi sóng. Họ báo cáo công việc hiện tại của họ trong Vật liệu tự nhiên.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/nanoscale-device-produces-a-stream-of-chiral-single-photons/