シドニー工科大学の研究者らは、六方晶窒化ホウ素の原子レベルの薄い層をねじることで、量子光源の微細な制御を実証した。どうやら量子コンピュータには、ちょっとしたスピンが必要だったらしい。

この進歩により、科学者は量子エミッター（将来の量子コンピューティング、安全な通信、超高感度センサーなどの技術で重要な役割を果たす可能性のある微小光源）を調整する新しい方法を手に入れた。主著者のアンガス・ゲイル博士は、この研究は量子システムをより実用的にするための貴重なツールを提供すると述べている。

「これらの量子エミッターを測定して存在を確認することはできますが、実際に機能させるのは難しい。今回の発見は、それに近づくためのてこを与えてくれます。量子技術の実現への一歩です」とゲイル博士は語った。

実験中、ゲイルと彼のチームは、材料をねじることで量子エミッターが放出する光の色と波長の両方を大幅に変えられることを発見した。その変化の大きさは特に注目に値する。ほとんどの研究では、特定のねじれ角でデバイスを作成し、そのままにしておく。対照的に、研究者らは材料を持ち上げ、回転させ、積み重ねることを繰り返し、その特性を継続的に変更することができた。

「私たちは、六方晶窒化ホウ素（hBN）が層状であるという事実を活用しています。材料を持ち上げ、積み重ね、ねじり、そのねじれを使ってエミッターを変更できる。ダイヤモンドや炭化ケイ素のような従来の材料では、それはできません」

「利点は、このねじれ可能なプラットフォームを使用して、放出を非常に大幅にシフトできたことです」とゲイル氏は述べた。「これらのシステムを制御する場合、操作量は非常に限られていることが多いですが、今回のシフトは予想よりもはるかに大きかった。hBNの欠陥を従来の固体ホストのように振る舞わせようとするのではなく、hBN自身の強みである薄くて層状でねじれ可能な構造を活用したのです」

ゲイル氏は、材料の構造を固形のチーズブロックではなく、スライスチーズに例えた。「チーズのブロックでは、中の風味にアクセスできません。しかしスライスなら、層をはがし、再び重ね、相互作用を変えることができます」。hBNは極薄の層でできているため、研究者は従来の量子材料では不可能な方法で層を分離し、再構成できる。

指導著者のイゴール・アハロノビッチ教授は、層状材料をねじる能力は、まったく新しい物理的挙動を明らかにする可能性があるため、特に刺激的だと述べた。「それ自体ではあまり機能しない2つの層を、特定の角度で重ね合わせると、突然まったく異なるシステムが現れます」とアハロノビッチ教授は語った。

アハロノビッチ氏によると、この発見はいくつかの新興量子技術の進歩に役立つ可能性がある。「これらの材料は、最終的には量子コンピューティング通信や量子センシングに使用され、ヘルスケア、サイバーセキュリティ、GPSの改善などのアプリケーションに役立ち、そこに至るために必要な構成要素をより制御できるようになります」。