Исследователи из Технологического университета Сиднея продемонстрировали новый способ управления крошечными источниками квантового света путем скручивания атомарно тонких слоев гексагонального нитрида бора — потому что, видимо, квантовым компьютерам не хватало небольшого поворота.

Это достижение дает ученым новый метод настройки квантовых излучателей — микроскопических источников света, которые могут сыграть важную роль в будущих технологиях, таких как квантовые вычисления, защищенная связь и сверхчувствительные датчики. Ведущий автор доктор Ангус Гейл сказал, что работа предлагает исследователям ценный новый инструмент для того, чтобы сделать эти квантовые системы более практичными.

«Вы можете измерить эти квантовые излучатели и увидеть, что они существуют, но заставить их работать на практике сложно. Это дает нам рычаг, чтобы приблизиться к этому — шаг к реализации квантовых технологий», — сказал доктор Гейл.

В ходе экспериментов Гейл и его команда обнаружили, что скручивание материала может значительно изменить как цвет, так и длину волны света, излучаемого квантовыми излучателями. Величина изменения была особенно примечательной. Большинство исследований создают устройство под определенным углом скручивания и оставляют его неизменным. Напротив, исследователи могли многократно поднимать, вращать и складывать материал, что позволяло им непрерывно изменять его свойства.

«Мы используем тот факт, что этот материал, гексагональный нитрид бора (hBN), является слоистым. Мы можем поднять его, сложить, скрутить и использовать это скручивание для модификации излучателей. С традиционными материалами, такими как алмаз или карбид кремния, так сделать нельзя».

«Преимущество в том, что мы использовали эту скручиваемую платформу для смещения излучения на очень значительную величину», — сказал Гейл. «Часто, когда вы управляете такими системами, степень манипуляции очень ограничена, но в этом случае сдвиг был намного больше, чем ожидалось. Вместо того чтобы пытаться заставить дефекты hBN вести себя как традиционные твердотельные носители, мы воспользовались собственной силой hBN: его тонкой, слоистой, скручиваемой структурой».

Гейл сравнил структуру материала с ломтиками сыра, а не с цельным куском. «С цельным куском сыра вы не можете добраться до вкуса в середине. Но с ломтиками вы можете отделять слои, складывать их обратно и менять их взаимодействие», — сказал он. Поскольку hBN состоит из чрезвычайно тонких слоев, исследователи могут разделять и собирать эти слои способами, невозможными с более традиционными квантовыми материалами.

Руководитель работы профессор Игорь Ахаронович сказал, что способность скручивать слоистые материалы особенно интересна, поскольку она может выявить совершенно новое физическое поведение. «Вы можете взять два слоя, которые сами по себе мало что делают, сложить их вместе под определенным углом, и внезапно у вас появляется совершенно другая система», — сказал профессор Ахаронович.

По словам Ахароновича, результаты могут помочь продвинуть несколько emerging квантовых технологий. «Эти материалы в конечном итоге могут быть использованы для квантовых вычислений, связи и квантового зондирования, что поможет в таких приложениях, как здравоохранение, кибербезопасность и улучшенный GPS; и дает нам больше контроля над строительными блоками, необходимыми для этого».