Los científicos del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. NRL y del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea AFRL han desarrollado una forma de escribir directamente fuentes de luz cuántica, que emiten un solo fotón de luz a la vez, en semiconductores monocapa como el diselenuro de tungstenoWSe2. Los emisores de fotones individuales SPE, o emisores cuánticos, son componentes clave en una amplia gama de tecnologías nacientes basadas en la cuántica, que incluyen computación, comunicaciones seguras, detección y metrología.
A diferencia de los diodos emisores de luz convencionales que emiten miles de millones de fotones simultáneamente para formar un flujo constante de luz, un SPE ideal genera exactamente un fotón bajo demanda, con cada fotón indistinguible de otro. Estas características son esenciales para las tecnologías cuánticas basadas en fotonesen desarrollo. Además, dichas capacidades deben realizarse en una plataforma de material que permita la colocación precisa y repetible de SPEs de una manera totalmente escalable compatible con la fabricación de chips semiconductores existentes.
Los científicos del NRL utilizaron un microscopio de fuerza atómica AFM para crear depresiones o muescas a nanoescala en una monocapa de WSe2 en un sustrato de película de polímero. Se produce un campo de tensión altamente localizado alrededor del nanoindent que crea el estado del emisor de fotones único enWSe 2. Las mediciones correlacionadas con el tiempo realizadas en AFRL de esta emisión de luz confirmaron la verdadera naturaleza del fotón único de estos estados. Estos emisores son brillantes, producen altas tasas de fotones individuales y requisitos clave espectralmente estables para aplicaciones emergentes.
"Esta caligrafía cuántica permite la colocación determinista y el diseño en tiempo real de patrones arbitrarios de SPEs para un acoplamiento fácil con guías de ondas fotónicas, cavidades y estructuras plasmónicas", dijo Berend Jonker, Ph.D., científico principal e investigador principal. "Nuestros resultados tambiénindican que un enfoque de nanoimpresión será eficaz en la creación de grandes matrices o patrones de emisores cuánticos para la fabricación a escala de obleas de sistemas fotónicos cuánticos ".
El Dr. Matthew Rosenberger, autor principal del estudio, señala la importancia de este descubrimiento al afirmar: "Además de permitir la colocación versátil de SPEs, estos resultados presentan una metodología general para impartir tensión en materiales bidimensionales 2D con nanómetroprecisión de escala, proporcionando una herramienta invaluable para futuras investigaciones y futuras aplicaciones de ingeniería de deformación de dispositivos 2D ".
Los resultados de este estudio allanan el camino para el uso de materiales 2D como anfitriones de estado sólido para emisores de fotones individuales en aplicaciones relevantes para la misión del Departamento de Defensa DoD, como comunicaciones seguras, detección y computación cuántica. Estas aplicaciones permitencomunicación entre fuerzas distantes del Departamento de Defensa que no es vulnerable a escuchas o descifrados, un requisito esencial para garantizar la seguridad del guerrero.
El cálculo cuántico en un chip proporciona la capacidad integrada para analizar rápidamente conjuntos de datos muy grandes adquiridos por conjuntos de sensores, de modo que no es necesario transmitir todo el conjunto de datos, lo que reduce los requisitos de ancho de banda. Los resultados de la investigación se informan en enero de 2019 ACS Nano .
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Materiales proporcionados por Laboratorio de Investigación Naval . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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