悉尼科技大学研究人员发现一种通过扭曲原子薄层来控制微小量子光源的新方法

技术研究 QuantumWire 2026-06-25 14:44
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2026年6月22日——在发表于《科学进展》(Science Advances)的一项研究中,悉尼科技大学(UTS)的研究人员与明尼苏达大学及庆熙大学合作,发现了一种控制量子光源的新方法。这是量子技术能够在现实系统中可靠应用之前所需的关键要素之一。

论文第一作者安格斯·盖尔博士(Dr. Angus Gale)表示,这项研究为科学家提供了一种针对微小量子光源的全新控制机制,使其更接近被应用于量子计算、安全通信和超灵敏传感等实用量子技术。

“你可以测量这些量子发射体,并确认它们存在,但让它们在实际中工作却很困难。这给了我们一个更接近目标的杠杆——朝着实现量子技术迈出一步,”盖尔博士说。

在实验中,盖尔和他的同事能够显著改变发射光的颜色和波长,且这种偏移幅度令人瞩目。与许多实验中将器件以单一扭转角度制造后便不再改动不同,他们能够反复拾起、扭转并重新堆叠材料,这是一项不寻常的发现。

“我们利用了这种材料——六方氮化硼(hBN)——是分层结构这一特性。我们可以把它拾起、堆叠、扭转,并利用这种扭转来修改发射体。这是传统材料如金刚石或碳化硅无法做到的。”

“好处在于,我们使用这种可扭转的平台,将发射偏移了非常大的幅度,”盖尔说,“通常当你控制这些系统时,可操控的范围非常有限,但在这项案例中,偏移幅度远超预期。”

“我们并未试图让hBN缺陷表现得像传统的固态宿主材料,而是利用了hBN自身的优势:其薄层、可扭转的结构。”

盖尔将这种材料比作薄片奶酪,而非实心块状。

“对于一块奶酪,你很难触及中间的味道。但有了薄片,你可以剥离各层,重新组合它们,并改变它们之间的相互作用,”他说。

论文通讯作者伊戈尔·阿哈罗诺维奇教授(Prof. Igor Aharonovich)解释说,扭转分层材料之所以令人兴奋,是因为它可以解锁新的物理现象。

“你可以拿两个单独作用不大的层,以特定角度组合在一起,突然间你就得到了一个完全不同的系统,”阿哈罗诺维奇教授说,“这些材料最终可用于量子计算通信和量子传感,这些技术可应用于医疗保健、网络安全以及改进的GPS;这让我们在实现这些目标所需的构建模块上拥有更多控制力。”