Fremtiden for kvanteinformationsbehandling:Vridende lys, der skifter retning ved stuetemperatur

Forskere har genereret cirkulært polariseret lys og kontrolleret dets retning uden at bruge clunky magneter eller meget lave temperaturer. Fundene, af forskere og kolleger fra Nagoya University i Japan, og publiceret i tidsskriftet Avancerede materialer , vise løfte om udvikling af materialer og enhedsmetoder, der kan bruges i optisk kvanteinformationsbehandling.

Lyspartikler kaldet fotoner har interessante egenskaber, som kan udnyttes til lagring og transport af data, og viser et enormt løfte til brug i kvanteberegning.

For at dette kan ske, information lagres først i elektroner, der derefter interagerer med stof for at generere databærende fotoner. Information kan kodes i retning af en elektrons spin, ligesom det er gemt i form af 0 og 1 i 'bits' på computere. Data kan også lagres, når elektroner optager 'dale', der findes i de energibånd, de bevæger sig imellem, mens de kredser om et atom. Når disse elektroner interagerer med specifikke lysemitterende materialer, de genererer snoet 'chiralt' 'dalpolariseret lys, ' som viser potentiale til at lagre store mængder data.

Indtil nu, imidlertid, Forskere har kun formået at generere denne type cirkulært polariseret lys ved hjælp af magneter og meget kolde temperaturer, gør teknikken upraktisk til udbredt brug.

Nagoya University anvendte fysikere Taishi Takenobu og Jiang Pu førte et team af videnskabsmænd til at udvikle en stuetemperatur, elektrisk styret tilgang til generering af dette chirale dal-polariserede lys.

Først, de dyrkede et monolag af halvledende wolframdisulfid på et safirsubstrat og dækkede det med en iongelfilm. Elektroder blev placeret i hver ende af enheden, og en lille spænding blev påført. Dette genererede et elektrisk felt og producerede i sidste ende lys. Holdet fandt, at chiralt lys blev observeret mellem -193 grader Celsius og stuetemperatur fra de dele af enheden, hvor safirsubstratet blev naturligt belastet som et resultat af den syntetiske proces. Det kunne kun genereres fra de belastningsfrie områder, imidlertid, ved meget koldere temperaturer. Forskerne konkluderede, at belastning spillede en afgørende rolle i at generere stuetemperatur dal-polariseret lys.

De fremstillede derefter et bøjningstrin, hvorpå de placerede en wolframdisulfidanordning på et plastiksubstrat. De brugte bøjningsstadiet til at belaste deres materiale, at drive en elektrisk strøm i samme retning af stammen og generere dalpolariseret lys ved stuetemperatur. Ved at anvende et elektrisk felt på materialet skiftede det chirale lys fra at bevæge sig i én retning til at bevæge sig i den anden.

"Vores brug af anstrengte monolagshalvledere er den første demonstration af en lysemitterende enhed, der elektrisk kan generere og skifte højre- og venstrehåndet cirkulært polariseret lys ved stuetemperatur, " siger Takenobu.

Holdet vil derefter yderligere optimere deres enhed med det formål at udvikle praktiske chirale lyskilder.