高品質的單光子源是實現光量子資訊技術的基礎. 20日, 記者從浙江大學獲悉, 該校光電學院方偉與化學系金一政, 彭笑剛合作, 首次實現了室溫下基於膠體量子點的電驅動高純度單光子源, 為研發實用化, 整合化的單光子源開闢出一條新路. 該成果研究論文日前發表於《自然·通訊》雜誌上.
太陽光, 電燈等發出的都是 '抱團' 的光子, 而單光子源在確定的時間內最多發射一個光子. 方偉介紹, 光子 '單行' , 才能實現量子通信, 光量子計算機等新一代技術實現所必須依賴的量子效應. 設計製造出可整合化, 使用方便的理想的單光子源一直是科學家們追求的目標. 2014年起, 方偉等學者就嘗試用膠體量子點來製造新型的單光子源.
膠體量子點是一種已知的發光性能極好的納米晶體材料. 科學家要實現的目標是: 如何讓單個量子點在室溫下通過電激發, 高效地發出一個光子. 在量子點中, 如果電子與空穴複合, 就會發出光子. 由於通常狀態下, 半導體材料中的電子比空穴 '跑' 得快得多, 想要在單個量子點中製造和諧的 '複合' , 必須想辦法平衡兩者速率.
在浙江大學現代光學儀器國家重點實驗室裡, 記者看到了一片片指甲蓋大小的透明器件, 厚度不到一毫米的結構中, 包含了巧妙的設計: 他們將單個的膠體量子點用絕緣層包裹起來. 這個絕緣層放慢了電子的 '步伐' , 同時也阻止了電子與空穴的直接複合而產生 '雜光' . 在2.6V電壓的驅動下, 單個的膠體量子點成功被激發, 屏幕上看到的針尖大小的亮點, 正是膠體量子點發出的一個個 '單行' 的光子.
