悉尼科技大学的研究人员展示了一种通过扭转原子厚度的六方氮化硼层来控制微小量子光源的新方法——显然,量子计算机需要一点“旋转”才能运转。

这项进展为科学家提供了一种调节量子发射器的新工具,这些微型光源在未来技术如量子计算、安全通信和超灵敏传感器中可能发挥重要作用。首席作者Angus Gale博士表示,这项工作为研究人员提供了一种宝贵的新工具,使这些量子系统更加实用。

“你可以测量这些量子发射器并看到它们存在,但让它们在实际中工作很难。这给了我们一个杠杆,让我们更接近目标——朝着实现量子技术迈出一步,”Gale博士说。

在实验中,Gale和他的团队发现,扭转材料可以显著改变量子发射器发出的光的颜色和波长。变化幅度尤其值得注意。大多数研究以特定扭转角度制造器件后便不再改变。相比之下,研究人员能够反复提起、旋转和重新堆叠材料,从而持续修改其特性。

“我们利用了六方氮化硼(hBN)是层状材料这一事实。我们可以拿起它、堆叠它、扭转它,并用这种扭转来修改发射器。你无法用传统材料如钻石或碳化硅做到这一点。”

“好处是,我们使用这个可扭转平台将发射位移非常显著的量,”Gale说。“通常当你控制这些系统时,操控量非常有限,但在这里,位移比预期大得多。我们不是试图让hBN缺陷表现得像传统固态基质,而是利用了hBN自身的优势:其薄层、可扭转的结构。”

Gale将材料结构比作奶酪片而不是整块奶酪。“对于一整块奶酪,你无法真正接触到中间的味道。但有了切片,你可以剥开层,重新组合它们,并改变它们相互作用的方式。”由于hBN由极薄的层组成,研究人员可以以更传统的量子材料无法实现的方式分离和重新组装这些层。

监督作者Igor Aharonovich教授表示,扭转层状材料的能力尤其令人兴奋,因为它可以揭示全新的物理行为。“你可以取两个单独作用不大的层,以特定角度放在一起,突然你就得到了一个完全不同的系统,”Aharonovich教授说。

据Aharonovich称,这些发现可能有助于推进几种新兴量子技术。“这些材料最终可用于量子计算通信和量子传感,这将有助于医疗保健、网络安全和改进GPS等应用;并让我们对实现这些目标所需的构建块有更多控制。”