Forskeres gyldne berøring forbedrer kvanteteknologien

Forskere ved U.S. Naval Research Laboratory opdagede en ny platform for kvanteteknologier ved at suspendere todimensionelle (2-D) krystaller over porer i en guldplade. Denne nye tilgang kan hjælpe med at udvikle nye materialer til sikker kommunikation og sansningsteknologier baseret på fysikkens unikke love på atomniveau.

"Vi havde aldrig forventet, at disse atomisk tynde materialer kunne påvirke rækkefølgen af ​​alle atomerne i en så relativt stor plade af guld, " sagde Jeremy Robinson, en materialeforsker ved NRL. "Når den er opvarmet, metallet flyder tilbage for at danne en porøs struktur, og guldatomerne låser sig i register med atomerne i 2D-laget ovenpå."

Forskerholdet forventede at observere affugtning, en proces, der er resultatet af interaktion mellem overflader af to faste stoffer. I stedet for at der dannes dråber på glasbunden under guldet, opvarmning forårsagede en omlægning af den underliggende metalplade. Guldet blev porøst hele vejen igennem, og denne fysiske ændring fik forskere til at teste for andre bivirkninger af fusionen.

"Vi opdagede også, at denne kombination kan skabe et stort antal kvantelyskilder i en, På en måde, færdigt netværk, " sagde Andrew Yeats, forskningsfysiker ved NRL. "Tilpasningen mellem atomlag kan lette energioverførsel mellem emitterne gennem guldrammerne, der forbinder dem."

Forskere bekræftede, at lys, der kommer fra 2-D halvledere, kommer ud som enkelte lyspartikler, eller fotoner. Disse emittere kan overføre energi til hinanden gennem guldlaget.

"Vi skinner lys på en del af prøven, og vi ser på lyset, der slukker på en anden del, " sagde Robinson. "Dette lærer os, hvordan energi kan kobles ind i guldlaget på et tidspunkt, forplantede sig til et andet kvanteemittersted langt væk og genudsendt som lys, vi kunne se."

Evnen til at fjernstyre rørføringen af ​​energi til en enkelt-foton-emitter gør dette til et attraktivt system for kvanteteknologi.

"Efterhånden som vi bliver bedre til at kontrollere, hvordan 2D-halvlederen interagerer med porerne i metalfilmen, det er let at forestille sig forskellige teknologier, der kunne bruge disse egenskaber." Robinson sagde. "Sensorer er et godt første mål, som kan drage fordel af de atomare tynde membraner strakt på tværs af den porøse metalramme."

Mens forskere udførte dette arbejde ved hjælp af en guldplade under det tynde halvlederlag, andre metaller kan reagere på samme måde som guldet. NRL-teamet fortsætter med at undersøge, hvordan forskellige materialekombinationer og strukturer kan skabe enkelte fotonkilder med unikke egenskaber, en nøglekomponent i sikker kommunikation.