二次元材料のスタックに基づく新しいナノスケールデバイスは、単一光子の流れを生成できるだけでなく、磁場を印加することなくそのキラリティー、つまり円偏光を制御することもできる。 光子の偏光状態の操作は光子の偏光状態を情報をエンコードする方法であるため、量子技術を開発した米国のロスアラモス国立研究所の研究者らによると、この進歩は量子技術にとって重要になる可能性があるという。

これまで、単一光子流の円偏光は、量子エミッターを複雑なフォトニックまたは電子ナノスケールデバイスに結合するか、かさばる超伝導磁石を介してこれらのエミッターに高磁場を印加することによってのみ可能でした。 新作では物理学者率いるチームが ハン・トゥン 半導体材料である二セレン化タングステン (WSe) の単一分子の厚さの層を積層₂）、磁性結晶の薄層の上に、三硫化ニッケルリン（NiPS）₃）。 次に研究者らは、ヘテロ構造スタックに幅わずか 400 nm のくぼみを作りました。

インデントを正しく設定する

「くぼみから XNUMX つの非常に有益な効果が得られます」と Htoon 氏は説明します。 「第一に、くぼみは材料のポテンシャルエネルギーランドスケープに「井戸」またはくぼみを作成し、WSe内に電子-正孔ペア（励起子）を閉じ込めます。₂ 層。 「量子状態にあるこれらの励起子は、レーザー光で励起すると単一光子の流れを放出することができます。 第二に、くぼみはその下にある NiPS の磁気特性も破壊します。₃それにより、ヘテロ構造から上を向く局所的な磁気モーメントが生成されます。」

この磁気モーメントと量子状態の「近接効果」の組み合わせによって、円偏光した光子が生成されると彼は語ります。 物理学の世界しかし、それを正しく理解するのは簡単ではありませんでした。 「NiPS」₃ は反強磁性半導体であり、その Ni イオンの列のスピンは通常、その磁気モーメントを打ち消します。」と彼は説明します。 「この影響により、私たちの最初の実験は期待外れでした。」

李香志 ロスアラモス そこで、実験を主導したポスドク研究員は、原子間力顕微鏡の先端を使用して、積層された層にナノスケールのくぼみを作成して、測定を再度実行しました。 「この調整により、これまで円偏光した単一光子の最も強力な効果であると私たちが信じている効果が生み出されました」と Htoon 氏は言います。 「私たちは驚き、その結果を確認するために一連の対照実験を実施しました。」

分子のキラル検出がレーザー駆動で強化される

情報は光子の偏光で符号化できるため、この進歩は量子暗号や量子コンピューティングなどの量子通信に応用できる可能性があると研究チームは述べている。 「光子の流れを導波路（光の導管）に結合することができれば、光子の伝播方向を制御する光子回路を製造できるため、超安全な量子インターネットを作成することもできるかもしれません。」とフトゥーン氏は説明する。

研究者らは現在、光学的、電気的、またはマイクロ波の方法を使用して単一光子流の円偏光度を変調する最良の方法を模索している。 彼らは現在の仕事を次のように報告しています。 ネイチャーマテリアルズ.

• SEO を活用したコンテンツと PR 配信。 今日増幅されます。
• PlatoData.Network 垂直生成 Ai。 自分自身に力を与えましょう。 こちらからアクセスしてください。
• プラトアイストリーム。 Web3 インテリジェンス。 知識増幅。 こちらからアクセスしてください。
• プラトンESG。 カーボン、 クリーンテック、 エネルギー、 環境、 太陽、 廃棄物管理。 こちらからアクセスしてください。
• プラトンヘルス。 バイオテクノロジーと臨床試験のインテリジェンス。 こちらからアクセスしてください。
• 情報源： https://physicsworld.com/a/nanoscale-device-produces-a-stream-of-chiral-single-photons/