碳納米管有望成量子單光子源

據(jù)美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室官網(wǎng)近日消息，該實(shí)驗(yàn)室研究人員正與法國、德國伙伴合作，探索碳納米管作為量子信息處理所用的單光子發(fā)射器的潛能。發(fā)表在最新一期《自然·材料學(xué)》雜志的新研究將促進(jìn)基于光學(xué)的量子通信和量子計(jì)算的發(fā)展。

論文作者之一、該實(shí)驗(yàn)室集成納米技術(shù)中心（CINT）科學(xué)家斯蒂芬·多倫表示：“將納米管集成到光學(xué)腔體中，以操控并優(yōu)化發(fā)光特性，我們對這方面的進(jìn)展特別感興趣。碳納米管可以很好地集成到光學(xué)結(jié)構(gòu)中，集成到電致發(fā)光設(shè)備中的碳納米管可以更好地控制發(fā)光時序。我們正著力研究將碳納米管的缺陷狀態(tài)作為室溫條件下電信波長單光子發(fā)射器通路，以及其光物理學(xué)屬性。”

在傳統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)中，信息以“比特”的形式流動，用電子電路處理和調(diào)制，并通過光脈沖傳輸；而量子信息網(wǎng)絡(luò)采用“量子比特”來處理和存儲量子信息。不同于經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)，量子信息網(wǎng)絡(luò)不同節(jié)點(diǎn)之間的信息傳輸采用的是單光子，而不是強(qiáng)烈的光脈沖。

論文指出，良好的單光子源（在規(guī)定時間內(nèi)最多發(fā)射一個光子的光源）對于量子信息處理與量子通信非常重要，而傳統(tǒng)光源，如太陽光、電燈等，發(fā)射的都是“成群結(jié)隊(duì)”的光子。

有鑒于此，該實(shí)驗(yàn)室研究人員與法國、德國的合作伙伴們一起探索將碳納米管作為量子信息處理所用單光子發(fā)射器的潛能。目前，實(shí)驗(yàn)室已開發(fā)出經(jīng)化學(xué)方法修改的納米管結(jié)構(gòu)，故意制造出缺陷、局部化激子，并控制它們釋放的方法。

多倫表示，接下來，他們打算將納米管集成到光學(xué)諧振器中，從而增強(qiáng)光源亮度并產(chǎn)生難以區(qū)分的光子。他說：“要創(chuàng)造出彼此之間難以區(qū)分的單光子，依賴于將這些碳納米管功能化，使其適合設(shè)備集成，并最小化缺陷位點(diǎn)與環(huán)境之間交互的能力。”（劉霞）