Araştırmacılar yeni bir kuantum ışık kaynağı geliştirdi
MIT News için David L. Chandler tarafından
Boston MA (SPX) 23 Haziran 2023
MIT'deki araştırmacılar, potansiyel yeni güneş fotovoltaikleri olarak geniş çapta incelenen yeni malzemeleri kullanarak, bu malzemelerin nanoparçacıklarının tek, özdeş foton akışı yayabildiğini gösterdi.
Araştırmacılar, çalışma şu anda bu malzemelerin yeteneklerinin temel bir keşfi olsa da, nihayetinde yeni optik tabanlı kuantum bilgisayarların yanı sıra iletişim için olası kuantum ışınlama cihazlarının yolunu açabilir. Sonuçlar, Nature Photonics dergisinde, yüksek lisans öğrencisi Alexander Kaplan, kimya profesörü Moungi Bawendi ve MIT'den altı kişi tarafından yazılan bir makalede yayınlandı.
Kuantum hesaplamaya yönelik çoğu kavram, bu tür cihazların temelini oluşturan kuantum bitleri veya kübitler olarak hareket etmek için aşırı soğuk atomları veya bireysel elektronların dönüşlerini kullanır. Ancak yaklaşık yirmi yıl önce bazı araştırmacılar, temel kübit birimleri olarak fiziksel nesneler yerine ışığı kullanma fikrini önerdiler. Diğer avantajların yanı sıra, bu, kübitleri kontrol etmek ve bunlardan veri girmek ve çıkarmak için karmaşık ve pahalı ekipmanlara olan ihtiyacı ortadan kaldıracaktır. Bunun yerine, gereken tek şey sıradan aynalar ve optik dedektörler olacaktır.
Kaplan, "Bu kübit benzeri fotonlarla," diye açıklıyor, "yalnızca 'ev tipi' doğrusal optiklerle, uygun şekilde hazırlanmış fotonlara sahip olmanız koşuluyla bir kuantum bilgisayar oluşturabilirsiniz."
Bu fotonların hazırlanması anahtar şeydir. Her foton, bir öncekinin kuantum özelliklerine tam olarak uymak zorundadır ve bu böyle devam eder. Bu mükemmel eşleşme bir kez sağlandığında, “gerçekten büyük paradigma kayması, çok süslü optiklere, çok süslü donanıma olan ihtiyaçtan, yalnızca basit donanıma ihtiyaç duymaya doğru değişiyor. Özel olması gereken ışığın kendisidir.”
Bawendi, daha sonra, birbirinin aynı ve ayırt edilemeyen bu tekil fotonları alıp birbirleriyle etkileştiklerini açıklıyor. Bu ayırt edilemezlik çok önemlidir: Eğer iki fotonunuz varsa ve “onlarla ilgili her şey aynıysa ve bir numara ile iki numara diyemiyorsanız, onları bu şekilde takip edemezsiniz. Klasik olmayan belirli şekillerde etkileşim kurmalarına izin veren şey budur.”
Kaplan, "Eğer fotonun bu çok özel özelliğe sahip olmasını istiyorsak, enerji, polarizasyon, uzamsal mod, zaman, kuantum mekaniksel olarak kodlayabileceğimiz her şeyde çok iyi tanımlanmış olmak istiyorsak, kaynağın çok iyi olmasına ihtiyacımız var. mekanik olarak da iyi tanımlanmış kuantum.”
Kullandıkları kaynak, kurşun-halit perovskite nanopartiküllerin bir şeklidir. Kurşun halojenür perovskitlerin ince filmleri, günümüzün standart silikon bazlı fotovoltaiklerinden çok daha hafif ve işlenmesi daha kolay olabildiğinden, diğer şeylerin yanı sıra potansiyel yeni nesil fotovoltaikler olarak geniş çapta takip ediliyor.
Nanopartikül formunda, kurşun-halid perovskitler, onları diğer koloidal yarı iletken nanopartiküllerden ayıran, kör edici derecede hızlı kriyojenik radyasyon oranlarıyla dikkat çekiyor. Işık ne kadar hızlı yayılırsa, çıkışın iyi tanımlanmış bir dalga fonksiyonuna sahip olma olasılığı o kadar yüksektir. Bu nedenle, hızlı ışınım hızları kurşun halojenür perovskit nanoparçacıklarını kuantum ışığı yaymak için benzersiz bir şekilde konumlandırır.
Ürettikleri fotonların gerçekten bu ayırt edilemez özelliğe sahip olup olmadığını test etmek için standart bir test, Hong-Ou-Mandel girişimi olarak bilinen iki foton arasındaki belirli bir tür girişimi saptamaktır. Kaplan, bu fenomenin birçok kuantum tabanlı teknolojinin merkezinde yer aldığını ve bu nedenle varlığının gösterilmesinin "bir foton kaynağının bu amaçlar için kullanılabileceğini doğrulamak için bir işaret olduğunu" söylüyor.
Çok az malzeme bu testi karşılayan ışık yayabilir, diyor. "Hemen hemen bir yandan listelenebilirler." Yeni kaynakları henüz mükemmel olmasa da, HOM girişimini yalnızca yarı yarıya üretse de, diğer kaynakların ölçeklenebilirliği sağlama konusunda önemli sorunları var. "Diğer kaynakların tutarlı olmasının nedeni, en saf malzemelerden yapılmış olmaları ve tek tek, atom atom yapılmış olmalarıdır. Bu nedenle, çok zayıf ölçeklenebilirlik ve çok zayıf yeniden üretilebilirlik var” diyor Kaplan.
Buna karşılık, perovskite nanopartiküller bir çözelti içinde yapılır ve basitçe bir substrat materyali üzerine biriktirilir. Kaplan, "Temel olarak onları bir yüzey üzerinde döndürüyoruz, bu durumda sadece normal bir cam yüzey," diyor. "Ve daha önce yalnızca en sıkı hazırlık koşullarında görülen bu davranışa maruz kaldıklarını görüyoruz."
Dolayısıyla, bu malzemeler henüz mükemmel olmasa da, "Çok ölçeklenebilirler, onlardan çok şey yapabiliriz. ve şu anda çok optimize edilmemiş durumdalar. Bunları cihazlara entegre edebilir ve daha da geliştirebiliriz," diyor Kaplan.
Bu aşamada, bu çalışmanın, bu malzemelerin yeteneklerini gösteren "çok ilginç bir temel keşif" olduğunu söylüyor. "Çalışmanın önemi, umarım insanları çeşitli cihaz mimarilerinde bunları nasıl daha da geliştireceklerini araştırmaya teşvik edebilir."
Bawendi, diğer kaynaklarda halihazırda yapıldığı gibi, bu yayıcıları optik boşluklar adı verilen yansıtıcı sistemlere entegre ederek, "onları bir optik boşluğa entegre etmenin, özelliklerini rekabet düzeyine çıkaracağına dair tam güvenimiz var" diye ekliyor. ”
Araştırma ekibi Chantalle Krajewska, Andrew Proppe, Weiwei Sun, Tara Sverko, David Berkinsky ve Hendrik Utzat'tan oluşuyordu. Çalışma, ABD Enerji Bakanlığı ve Kanada Doğa Bilimleri ve Mühendislik Araştırma Konseyi tarafından desteklendi.
Araştırma raporu:"Koloidal CsPbBr3 Perovskite Nanokristallerinde Hong-Ou-Mandel Etkileşimi"
İlgili Bağlantılar
MIT Kimya Bölümü
SolarDaily.com'da Güneş Enerjisi Hakkında Her Şey
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. Otomotiv / EV'ler, karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- Blok Ofsetleri. Çevre Dengeleme Sahipliğini Modernleştirme. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://www.solardaily.com/reports/Researchers_develop_a_new_source_of_quantum_light_999.html
