第1个回答 2022-06-28
一
一个由麦格理大学领导的国际研究小组已经证明了一种将普通激光转化为真正量子光的新方法。他们的方法是用砷化镓制成纳米厚的薄膜，砷化镓是一种广泛应用于太阳能电池的半导体材料。他们将薄膜夹在两个反射镜之间，以控制入射光子。光子与半导体中的电子空穴对相互作用，形成新的嵌合粒子，称为极化子，它同时携带光子和电子空穴对的特性。极化子在几皮秒后衰变，它们释放的光子显示出明显的量子特征。研究小组的研究结果一夜之间发表在《自然材料》杂志上。
虽然这些量子特征目前还很弱，但这项工作为按需生产单光子开辟了一条新途径。物理学和天文学系的副教授、论文的高级作者托马斯·沃尔兹说：“按需产生单光子的能力对于未来量子通信和光学量子信息处理的应用非常重要。”想想牢不可破的加密技术、超高速计算机、更高效的计算机芯片，甚至是功耗最小的光学晶体管。”
目前，单光子发射器通常是由材料工程制造的，材料本身的组装方式使得“量子”行为得以内置。但是，这种标准方法在越来越小的尺度上面临着严重的局限性，因为纯材料工程制造相同的单光子发射器是非常具有挑战性的。“这意味着，一旦我们能够增加我们正在产生的量子信号的强度，我们的方法就可以更容易地大规模扩展。我们可以通过光子纳米结构工程而不是直接材料工程从半导体中制造出相同的量子发射器，”同样来自麦格理和论文主要作者的Guillermo Munoz Matutano博士说。
“虽然现实世界中的应用程序还很遥远，但我们的论文描述了一个重要的里程碑，特别是极化子群体在过去的10到15年里一直在等待。极化子之间的相互作用如此强烈，以至于它们可以在光子上留下量子特征，这一机制迄今为止还没有得到应用，为这一领域的研究人员开辟了一个全新的天地，”托马斯说。