高品质的单光子源是实现光量子信息技术的基础. 20日, 记者从浙江大学获悉, 该校光电学院方伟与化学系金一政, 彭笑刚合作, 首次实现了室温下基于胶体量子点的电驱动高纯度单光子源, 为研发实用化, 集成化的单光子源开辟出一条新路. 该成果研究论文日前发表于《自然·通讯》杂志上.
太阳光, 电灯等发出的都是 '抱团' 的光子, 而单光子源在确定的时间内最多发射一个光子. 方伟介绍, 光子 '单行' , 才能实现量子通信, 光量子计算机等新一代技术实现所必须依赖的量子效应. 设计制造出可集成化, 使用方便的理想的单光子源一直是科学家们追求的目标. 2014年起, 方伟等学者就尝试用胶体量子点来制造新型的单光子源.
胶体量子点是一种已知的发光性能极好的纳米晶体材料. 科学家要实现的目标是: 如何让单个量子点在室温下通过电激发, 高效地发出一个光子. 在量子点中, 如果电子与空穴复合, 就会发出光子. 由于通常状态下, 半导体材料中的电子比空穴 '跑' 得快得多, 想要在单个量子点中制造和谐的 '复合' , 必须想办法平衡两者速率.
在浙江大学现代光学仪器国家重点实验室里, 记者看到了一片片指甲盖大小的透明器件, 厚度不到一毫米的结构中, 包含了巧妙的设计: 他们将单个的胶体量子点用绝缘层包裹起来. 这个绝缘层放慢了电子的 '步伐' , 同时也阻止了电子与空穴的直接复合而产生 '杂光' . 在2.6V电压的驱动下, 单个的胶体量子点成功被激发, 屏幕上看到的针尖大小的亮点, 正是胶体量子点发出的一个个 '单行' 的光子.
