Los fotoemisores excitados pueden cooperar e irradiar simultáneamente, un fenómeno llamado superfluorescencia. Investigadores de Empa y ETH Zurich, junto con colegas de IBM Research Zurich, recientemente han podido crear este efecto con superredes de nanocristales ordenadas de largo alcance. Este descubrimientopodría permitir desarrollos futuros en iluminación LED, detección cuántica, comunicación cuántica y computación cuántica futura. El estudio acaba de ser publicado en la reconocida revista Naturaleza .
Algunos materiales emiten luz espontáneamente si son excitados por una fuente externa, por ejemplo, un láser. Este fenómeno se conoce como fluorescencia. Sin embargo, en varios gases y sistemas cuánticos puede producirse una emisión de luz mucho más fuerte, cuando los emisores dentro de unEl conjunto sincroniza espontáneamente su fase mecánica cuántica entre sí y actúan juntos cuando están excitados. De esta manera, la salida de luz resultante puede ser mucho más intensa que la suma de los emisores individuales, lo que conduce a una emisión de luz ultrarrápida y brillante: superfluorescencia.Sin embargo, solo ocurre cuando esos emisores cumplen requisitos estrictos, como tener la misma energía de emisión, alta resistencia de acoplamiento al campo de luz y un tiempo de coherencia prolongado. Como tales, están interactuando fuertemente entre sí pero al mismo tiempo sonno se perturba fácilmente por su entorno. Esto no ha sido posible hasta ahora utilizando materiales tecnológicamente relevantes. Los puntos cuánticos coloidales podrían ser el boleto;son una solución probada y comercialmente atractiva que ya se utiliza en las pantallas de televisión LCD más avanzadas, y cumplen todos los requisitos.
Los investigadores de Empa y ETH Zurich, liderados por Maksym Kovalenko, junto con colegas de IBM Research Zurich, ahora han demostrado que la generación más reciente de puntos cuánticos hechos de perovskitas de haluro de plomo ofrecen un camino elegante y prácticamente conveniente para la superfluorescencia a pedidoPara esto, los investigadores organizaron puntos cuánticos de perovskita en una superredes tridimensional, que permite la emisión colectiva coherente de fotones, creando así una superfluorescencia. Esto proporciona la base para las fuentes de estados entrelazados de múltiples fotones, un recurso clave faltante para la cuántica.detección, imágenes cuánticas y computación cuántica fotónica.
Las aves de una pluma se juntan
Un acoplamiento coherente entre puntos cuánticos requiere, sin embargo, que todos tengan el mismo tamaño, forma y composición porque "las aves de una pluma se juntan" también en el universo cuántico ". Tales superredes ordenadas de largo alcance solo podían obtenerse"a partir de una solución altamente monodispersa de puntos cuánticos, cuya síntesis ha sido cuidadosamente optimizada en los últimos años", dijo Maryna Bodnarchuk, científica senior de Empa. Con tales puntos cuánticos "uniformes" de varios tamaños, el equipo de investigación podría entoncesformar superredes controlando adecuadamente la evaporación del disolvente.
La prueba final de la superfluorescencia provino de experimentos ópticos realizados a temperaturas de alrededor de menos 267 grados Celsius. Los investigadores descubrieron que los fotones se emitían simultáneamente en una explosión brillante: "Este fue nuestro momento 'Eureka!'. En el momento en que nos dimos cuenta de que estoera una fuente de luz cuántica novedosa ", dijo Gabriele Rainó de ETH Zurich y Empa, que era parte del equipo que llevó a cabo los experimentos ópticos.
Los investigadores consideran estos experimentos como un punto de partida para explotar aún más los fenómenos cuánticos colectivos con esta clase única de material ". Como las propiedades del conjunto se pueden aumentar en comparación con solo la suma de sus partes, se puede ir mucho más allá de la ingenieríapuntos cuánticos individuales ", agregó Michael Becker de ETH Zurich e IBM Research. La generación controlada de superfluorescencia y la luz cuántica correspondiente podría abrir nuevas posibilidades en iluminación LED, detección cuántica, comunicación cifrada cuántica y computación cuántica futura.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorios federales suizos de ciencia y tecnología de materiales EMPA . Original escrito por Cornelia Zogg. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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