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科學(xué)家在類石墨烯材料中發(fā)現(xiàn)新型單光子源

發(fā)布時(shí)間: 2015-05-15 10:11:08    來源: 科技日報(bào)
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[摘要]中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽等與華盛頓大學(xué)許曉棟、香港大學(xué)姚望合作,在國際上首次在類石墨烯單原子層半導(dǎo)體材料中發(fā)現(xiàn)非經(jīng)典單光子發(fā)射器,連接了量子光學(xué)和二維材料這兩個(gè)重要領(lǐng)域,打開了一條通往新型光量子器件的道路。

 

  中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽等與華盛頓大學(xué)許曉棟、香港大學(xué)姚望合作,在國際上首次在類石墨烯單原子層半導(dǎo)體材料中發(fā)現(xiàn)非經(jīng)典單光子發(fā)射器,連接了量子光學(xué)和二維材料這兩個(gè)重要領(lǐng)域,打開了一條通往新型光量子器件的道路。該工作近日在線發(fā)表在《自然》雜志子刊《自然·納米技術(shù)》上。同期的“新聞視角”欄目撰文評論該工作“開辟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域”。

  2004年曼徹斯特大學(xué)安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功制備石墨烯(即單原子層碳),獲得2010年諾貝爾物理獎(jiǎng)。然而石墨烯不具備可直接發(fā)光的電子結(jié)構(gòu),限制了其在光電器件方面的應(yīng)用。最近一類新型的類石墨烯材料單原子層二硒化鎢由于其獨(dú)特的光電性質(zhì)受到廣泛的關(guān)注。然而此前國際上所有關(guān)于單原子層二維材料的研究都集中于經(jīng)典光學(xué)領(lǐng)域,還未在實(shí)驗(yàn)上觀察到量子光學(xué)現(xiàn)象。

  潘建偉、陸朝陽等領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在國際上首次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),二硒化鎢二維單原子層中的原子缺陷能夠成為發(fā)射單光子的器件,具有很好的單色性和偏振性質(zhì),并且可以通過外加磁場大幅調(diào)控發(fā)光波長。與其他的單光子系統(tǒng)相比,這種基于單原子層的單光子器件不僅利于光子的讀取和控制,并且可方便地制備和實(shí)現(xiàn)與其他光電器件平臺結(jié)合,例如微納結(jié)構(gòu)諧振腔,實(shí)現(xiàn)高效光量子信息處理線路。理論表明,通過電場控制,還可能實(shí)現(xiàn)對單電子多自由度的量子調(diào)控,在未來可應(yīng)用于可容錯(cuò)量子計(jì)算研究。陸朝陽教授介紹說,由于基于單原子層的量子調(diào)控的潛在前景和新穎物理意義,該領(lǐng)域很快成為國際激烈競爭的焦點(diǎn)。

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