科学家让“暗”光态发光,解锁新的量子技术

操纵暗激子的突破可以为下一代量子通信系统和超紧凑光子器件铺平道路。纽约城市大学和德克萨斯大学奥斯汀分校的一个研究小组开发了一种方法,可以照亮曾经无法检测到的光态(称为暗激子),并引导 [...]

来源:SciTechDaily
用于暗激子控制的等离子体异质结构。图片来源:全嘉敏

操纵暗激子的突破可以为下一代量子通信系统和超紧凑光子器件铺平道路。

纽约城市大学和德克萨斯大学奥斯汀分校的一个研究小组开发了一种方法,可以照亮曾经无法检测到的光态(称为暗激子),并以纳米级精度引导其发射。今天在《自然光子学》杂志上报道的结果表明,未来的技术可以运行得更快、占用更少的空间、使用更少的能源。

纳米级 自然光子学

暗激子是在极薄的半导体材料中发现的不寻常的光物质态。它们通常会逃避检测,因为它们只发出微弱的光。尽管如此,它们被认为对量子信息科学和下一代光子学有价值,因为它们以独特的方式与光相互作用,持续很长时间,并且受环境噪声的影响较小,从而减少了退相干。

纳米级工程光

为了揭示这些隐藏状态,研究人员构建了一个纳米级光学腔,将金纳米管与单片二硒化钨 (WSe2)(一种只有三个原子厚的材料)结合在一起。这种结构将暗激子发出的光增强了约 300,000 倍,使团队能够清晰地观察它们并控制它们的行为。

精确调节量子态

研究团队还证明,这些暗态可以根据需要使用电场和磁场进行调节,从而能够精确控制片上光子学、传感器和量子通信中的潜在应用。与之前的尝试不同,这种方法保留了材料的自然特性,同时实现了光与物质耦合的破纪录增强。

解决长期争论

DOI: 10.1038/s41566-025-01788-w 加入 SciTechDaily 时事通讯。 谷歌 发现 新闻