Міжнародна група вчених створила квантові джерела світла товщиною в декілька атомів

У традиційних квантових чіпах носії інформації — електрони. Але більш швидкими в плані передачі сигналу можуть бути фотони, які здатні переміщатися зі швидкістю світла. Однак реалізація передачі інформації за допомогою квантів світла виявляється складною при контролі точності передачі сигналу і кількості фотонів, що вилітають в одиницю часу, інформує Ukr.Media.

Вчені з Мюнхенського технічного університету спільно з колегами з інших країн спробували вирішити цю проблему. Вони створили джерела світла товщиною в декілька атомів і змогли розмістити їх на поверхні з точністю в декілька нанометрів. Критичним тут стало саме контрольоване розміщення джерел світла. Можна створювати квантові джерела світла в звичайних тривимірних матеріалах, таких як алмаз або кремній, але вони не можуть бути поміщені в ці структури.

В якості вихідного матеріалу фізики використовували шар напівпровідникового дисульфіду молібдену (MoS2) товщиною всього в три атома. Вони опромінювали його пучком іонів гелію, який фокусувався на площі поверхні менше одного нанометра. Це дозволило точково вибити з матеріалу один-два атоми сірки або молібдену і створити таким чином дефект. Такий дефект являє собою пастку для екситонів — квазічастинок, які об'єднують електрон і дірку, — які можуть випускати фотони при подачі електричного струму.

Команда вчених розробила модель, яка також теоретично описує енергетичні стани, що спостерігаються в цих дефектах. У майбутньому дослідники хочуть створити більш складні картини джерела світла — наприклад, в бічних двовимірних структурах решітки, — щоб таким чином досліджувати мультиекситонні явища або екзотичні властивості матеріалів.

За словами вчених, створені ними джерела світла можливо застосувати не лише в теоретичних дослідженнях, але й використовувати у квантових обчисленнях. Оскільки джерела світла завжди мають один і той же основний дефект в матеріалі, вони теоретично невиразні. Це дозволяє робити їх квантово заплутаними. Як заявляють автори роботи, завдяки високій чутливості таких джерел світла вони можуть стати основою квантових датчиків для смартфонів і надзвичайно безпечних технологій шифрування для передачі даних.