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中科大等在类石墨烯材料中发现新型单光子源

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来源: 作者: 2019-05-17 02:37:30

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中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等与华盛顿大学许晓栋、香港大学姚望合作,在国际上首次在类石墨烯单原子层半导体材料中发现非经典单光子发射器,连接了量子光学和二维材料这两个重要领域,打开了一条通往新型光量子器件的道路。该工作近日发表在《自然》杂志子刊《自然·纳米技术》上。同期的“视角”栏目撰文评论该工作“开辟了一个新的研究领域”。

2004年曼彻斯特大学安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功制备石墨烯(即单原子层碳),取得2010年诺贝尔物理奖。然而石墨烯不具备可直接发光的电子结构,限制了其在光电器件方面的应用。最近一类新型的类石墨烯材料单原子层二硒化钨由于其独特的光电性质受到广泛的关注。然而此前国际上所有关于单原子层二维材料的研究都集中于经典光学领域,还未在实验上观察到量子光学现象。

潘建伟、陆朝阳等领导的团队在国际上首次实验发现,二硒化钨二维单原子层中的原子缺点能够成为发射单光子的器件,具有很好的单色性和偏振性质,并且可以通过外加磁场大幅调控发光波长。与其他的单光子系统相比,这种基于单原子层的单光子器件不但利于光子的读取和控制,并且可方便地制备和实现与其他光电器件平台结合,例如微纳结构谐振腔,实现高效光量子信息处理线路。理论表明,通过电场控制,还可能实现对单电子多自由度的量子调控,在未来可应用于可容错量子计算研究。陆朝阳教授介绍说,由于基于单原子层的量子调控的潜在前景和新颖物理意义,该领域很快成为国际剧烈竞争的焦点。

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