研究發(fā)現(xiàn)基于單原子層的新型單光子源

文章來源：中國科學(xué)報 楊保國                               發(fā)布時間：2015-05-20  

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉、陸朝陽等與來自華盛頓大學(xué)的許曉棟、香港大學(xué)的姚望合作，首次在類石墨烯單原子層半導(dǎo)體材料中發(fā)現(xiàn)非經(jīng)典單光子發(fā)射器，從而將量子光學(xué)和二維材料這兩個重要領(lǐng)域連接起來，打開了一條通往新型光量子器件的道路。相關(guān)成果日前在線發(fā)表于《自然—納米技術(shù)》雜志。同期“新聞視角”欄目撰文評論該工作“開辟了一個新的研究領(lǐng)域”。

　　據(jù)了解，石墨烯不具備可直接發(fā)光的電子結(jié)構(gòu)，這限制了其在光電器件方面的應(yīng)用。最近，一類新型類石墨烯材料單原子層二硒化鎢由于其獨(dú)特的光電性質(zhì)受到廣泛關(guān)注。然而，此前國際上所有關(guān)于單原子層二維材料的研究都集中在經(jīng)典光學(xué)領(lǐng)域，還未在實(shí)驗(yàn)上觀察到量子光學(xué)現(xiàn)象。

　　由潘建偉、陸朝陽等領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在國際上首次通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，二硒化鎢二維單原子層中的原子缺陷能變成發(fā)射單光子的器件，具有很好的單色性和偏振性質(zhì)，并且可通過外加磁場大幅調(diào)控發(fā)光波長。與其他單光子系統(tǒng)相比，這種基于單原子層的單光子器件不僅利于光子的讀取和控制，并且可方便地制備和實(shí)現(xiàn)與其他光電器件平臺的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高效光量子信息處理線路。理論表明，通過電場控制，這種單光子器件未來可應(yīng)用于可容錯量子計(jì)算研究。

　　據(jù)介紹，由于基于單原子層的量子調(diào)控具有潛在的應(yīng)用前景和新穎的物理意義，因此該領(lǐng)域很快將成為國際競爭焦點(diǎn)。

　　據(jù)悉，此次同時在線發(fā)表于《自然—納米技術(shù)》雜志的，還有稍晚于中國團(tuán)隊(duì)投稿的3個歐美獨(dú)立研究團(tuán)隊(duì)的類似研究成果，其分別來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院、法國強(qiáng)磁場國家實(shí)驗(yàn)室和美國羅切斯特大學(xué)。

　?。ㄔd于《中國科學(xué)報》 2015-05-20 第1版 要聞)