研究發現基于單原子層的新型單光子源

文章來源：中國科學報 楊保國                               發布時間：2015-05-20  

中國科學技術大學教授潘建偉、陸朝陽等與來自華盛頓大學的許曉棟、香港大學的姚望合作，首次在類石墨烯單原子層半導體材料中發現非經典單光子發射器，從而將量子光學和二維材料這兩個重要領域連接起來，打開了一條通往新型光量子器件的道路。相關成果日前在線發表于《自然—納米技術》雜志。同期“新聞視角”欄目撰文評論該工作“開辟了一個新的研究領域”。

　　據了解，石墨烯不具備可直接發光的電子結構，這限制了其在光電器件方面的應用。最近，一類新型類石墨烯材料單原子層二硒化鎢由于其獨特的光電性質受到廣泛關注。然而，此前國際上所有關于單原子層二維材料的研究都集中在經典光學領域，還未在實驗上觀察到量子光學現象。

　　由潘建偉、陸朝陽等領導的團隊在國際上首次通過實驗發現，二硒化鎢二維單原子層中的原子缺陷能變成發射單光子的器件，具有很好的單色性和偏振性質，并且可通過外加磁場大幅調控發光波長。與其他單光子系統相比，這種基于單原子層的單光子器件不僅利于光子的讀取和控制，并且可方便地制備和實現與其他光電器件平臺的結合，實現高效光量子信息處理線路。理論表明，通過電場控制，這種單光子器件未來可應用于可容錯量子計算研究。

　　據介紹，由于基于單原子層的量子調控具有潛在的應用前景和新穎的物理意義，因此該領域很快將成為國際競爭焦點。

　　據悉，此次同時在線發表于《自然—納米技術》雜志的，還有稍晚于中國團隊投稿的3個歐美獨立研究團隊的類似研究成果，其分別來自瑞士蘇黎世聯邦理工學院、法國強磁場國家實驗室和美國羅切斯特大學。

　　（原載于《中國科學報》 2015-05-20 第1版 要聞)