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太厉害了吧?制造出“人工原子”可在室温下运行工作!

2019-10-12来源:新闻快讯网生活消费

在俄勒冈大学物理学家本·阿勒曼新发表的一项发现帮助下,超级安全的在线通讯距离成功又近了一步。阿勒曼是英国国家光学、分子和量子科学中心的成员,他已经制造出能在室温环境条件下工作的人造原子(人工原子)。这项发表在《纳米快报》(Nano Letters)上的研究,可能是开发安全量子通信网络和全光量子计算的一大步。同时也是UO材料科学研究所成员的阿勒曼说:最大的突破是,我们发现了一种简单、可扩展的方法,可以将人工原子纳米级组装到微芯片上,而且这种人工原子可以在空气和室温下工作

太厉害了吧?制造出“人工原子”可在室温下运行工作!

人造原子将使许多新的、强大的技术成为可能,在未来,它们可以用于更安全、更安全、完全私密的通信,以及功能强大得多的计算机,这些计算机可以设计救命药物,并帮助科学家通过量子计算对宇宙有更深入的了解。阿勒曼实验室的博士生研究员乔舒亚·齐格勒(Joshua Ziegler)和同事们在一张六边形氮化硼的二维薄片上钻了500纳米宽、4纳米深的孔,这种薄片因其白色的颜色和原子厚度也被称为白色石墨烯。为了钻这些洞,研究小组采用了一种类似于压力冲洗的过程,但不是用水射流,而是用聚焦的离子束在白色石墨烯上蚀刻圆圈。

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然后将这种材料在氧气中高温加热以去除残留物。利用光学共聚焦显微镜,齐格勒接着观察了来自钻取区域的微小光点。在用光子计数技术分析了这些光之后,发现这些单个的亮点正在以尽可能低的水平发出光:一次一个光子。这些有图案的亮点是人造原子,它们具有许多与真实原子相同的特性,比如单光子发射。随着该项目的成功,UO现在在量子研究中开发这类材料方面处于领先地位,这让阿勒曼的脸上露出了笑容,当他在2013年加入UO时,他曾计划在白色石墨烯中制造人工原子。

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然而,在阿勒曼开始自己的研究之前,另一个大学团队在白色石墨烯薄片中发现了人工原子。然后,阿勒曼试图在这一发现的基础上更进一步,制造人造原子是利用它们作为量子光子电路中单个粒子光源的第一步。其研究工作提供了一个单光子源,它可以作为量子信息的载体或量子位元。对这些资源进行了模式化,在想要的地方创造出我们想要的数量。把这些单个光子发射器打造成微芯片上的电路或网络,这样它们就可以彼此“交谈”,或者与其他现有的量子位元交谈,比如固态自旋或超导电路量子位元。

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博科园-科学科普|研究/来自: 俄勒冈大学/Jim Barlow

参考期刊文献:《纳米快报》

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00357

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