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cepa WSe diseñada2/pellizcos3 Las heteroestructuras albergan QF que exhiben picos de PL agudos y localizados con un fuerte grado de polarización circular espontánea. a,BVisual (a) y B (B) Imágenes WSe2/pellizcos3 heteroestructura. La parte de WSe2 La monocapa no se superpone con NiPS3 Emite PL brillante (región R1), mientras que el PL se apaga en WSe2 NiPS está acoplado3 (Área R2). El fuerte PL fue restaurado por las muescas marcadas con el cuadrado blanco. Cun diagrama esquemático de la estructura de la muestra, una imagen de topografía de microscopía de fuerza atómica y una sección transversal de sangría representativa (recuadro). Dr–Factor σ+-resolver (azul) f σ––espectros PL resueltos (rojo) de varias nanoesferas individuales adquiridas bajo excitación láser polarizada linealmente a 4 K. Aunque los picos marcados en a y b son σ+ polarizado con valores DCP de 0,36 y 0,89, los picos marcados en c–f son σ– polarizadores con valores DCP de -0,40, -0,29, -0,33 y -0,37, respectivamente. Algunos de los picos de emisión locales se superponen a un fondo amplio de PL que muestra poca polarización, lo que indica que el DCP de los picos de emisión locales podría ser mayor si se resta el fondo amplio de PL. crédito: materiales de la naturaleza (2023). doi: 10.1038/s41563-023-01645-7
Un nuevo enfoque para los emisores de luz cuánticos genera una corriente de fotones individuales polarizados circularmente, o partículas de luz, que podrían ser útiles para una variedad de aplicaciones de comunicación e información cuántica. Un equipo del Laboratorio Nacional de Los Álamos apiló dos materiales atómicamente delgados diferentes para lograr esta fuente de luz cuántica quiral.
«Nuestra investigación muestra que es posible que un semiconductor monocapa emita luz polarizada circularmente sin la ayuda de un campo magnético externo», dijo Han Hutun, científico del Laboratorio Nacional de Los Álamos.
«Este efecto sólo se había logrado anteriormente a través de campos magnéticos elevados creados por imanes superconductores de gran tamaño, acoplando emisores cuánticos a nanoestructuras fotónicas altamente complejas o inyectando portadores polarizados por espín en emisores cuánticos. El enfoque del efecto de proximidad tiene una ventaja especial. Tenemos la ventaja de Costo de fabricación y confiabilidad de bajo impacto”.
El estado de polarización es una forma de codificar un fotón, por lo que este logro es un paso importante en la dirección de la criptografía cuántica o la comunicación cuántica.
«Con una fuente para generar un flujo de fotones individuales y también introducir polarización, básicamente hemos combinado dos dispositivos en uno», dijo Hutton.
Fotoluminiscencia de clave de sangría
Como se describe en materiales de la naturalezaEl equipo de investigación del Centro de Nanotecnología Integrada apiló una capa gruesa de una sola molécula de semiconductor de diseleniuro de tungsteno sobre una capa más gruesa de semiconductor magnético de trisulfuro de níquel-fósforo. El investigador asociado postdoctoral Xiangzi Li utilizó microscopía de fuerza atómica para crear una serie de hendiduras a escala nanométrica en una delgada pila de material.
Estas hendiduras tienen aproximadamente 400 nanómetros de diámetro, por lo que se pueden hacer fácilmente más de 200 de estas hendiduras del ancho de un cabello humano.
Las muescas creadas por el instrumento de microscopía atómica han demostrado ser útiles para dos efectos cuando el láser se enfoca en la pila de material. En primer lugar, la hendidura forma un pozo o depresión en el paisaje energético potencial. Los electrones de la monocapa de diseleniuro de tungsteno se encuentran en la depresión. Esto estimula la emisión de una corriente de fotones individuales desde el pozo.
La nanodentación también altera las propiedades magnéticas típicas de un cristal de trisulfuro de níquel-fósforo, creando un momento magnético local que apunta hacia afuera del material. Este momento magnético polariza circularmente los fotones emitidos.
Para proporcionar una confirmación experimental de este mecanismo, el equipo realizó primero experimentos de espectroscopía óptica de campo magnético alto en colaboración con la Instalación Nacional de Campo de Pulso del Laboratorio Nacional de Campo Magnético Alto en Los Álamos. Luego, el equipo midió el campo magnético preciso de los momentos magnéticos locales en colaboración con la Universidad de Basilea en Suiza.
Los experimentos demostraron que el equipo había demostrado con éxito un nuevo método para controlar el estado de polarización de un solo flujo de fotones.
Codificación de información cuántica
Actualmente, el equipo está explorando formas de modificar el grado de polarización circular de fotones individuales mediante estímulos eléctricos o de microondas. Esta capacidad proporcionaría una forma de codificar información cuántica en un flujo de fotones.
Acoplar el flujo de fotones en guías de ondas (canales microscópicos de luz) proporcionando circuitos fotónicos que permiten que los fotones se propaguen en una dirección. Estos circuitos serán los componentes básicos de una Internet cuántica súper segura.
más información:
Xiangzhi Li et al, Generación de luz cuántica quiral inducida por proximidad en WSe diseñado con tensión2/pellizcos3 heteroestructuras, materiales de la naturaleza (2023). doi: 10.1038/s41563-023-01645-7
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