Un equipo internacional dirigido por Alexander Holleitner y Jonathan Finley, físicos de la Universidad Técnica de Munich TUM, ha logrado colocar fuentes de luz en capas de material atómicamente delgadas con una precisión de solo unos pocos nanómetros. El nuevo método permiteuna multitud de aplicaciones en tecnologías cuánticas, desde sensores cuánticos y transistores en teléfonos inteligentes hasta nuevas tecnologías de encriptación para la transmisión de datos.
Los circuitos anteriores en chips dependen de los electrones como portadores de información. En el futuro, los fotones que transmiten información a la velocidad de la luz podrán asumir esta tarea en circuitos ópticos. Fuentes de luz cuántica, que luego se conectan con fibra cuánticaSe necesitan cables ópticos y detectores como bloques de construcción básicos para tales chips nuevos.
Un equipo internacional encabezado por los físicos de TUM Alexander Holleitner y Jonathan Finley ahora ha logrado crear tales fuentes de luz cuántica en capas de material atómicamente delgadas y colocarlas con precisión nanométrica.
Primer paso hacia las computadoras cuánticas ópticas
"Esto constituye un primer paso clave hacia las computadoras cuánticas ópticas", dice Julian Klein, autor principal del estudio. "Debido a que para futuras aplicaciones, las fuentes de luz deben estar acopladas a circuitos de fotones, guías de onda, por ejemplo, para producir luz-cálculos cuánticos basados posibles "
El punto crítico aquí es la ubicación exacta y controlable de las fuentes de luz. Es posible crear fuentes de luz cuántica en materiales tridimensionales convencionales como el diamante o el silicio, pero no se pueden colocar con precisión en estos materiales.
Defectos deterministas
Los físicos luego usaron una capa del disulfuro de molibdeno semiconductor MoS 2 como material de partida, solo tres átomos de espesor.Lo irradiaron con un haz de iones de helio que enfocaron en un área superficial de menos de un nanómetro.
Para generar defectos ópticamente activos, las fuentes de luz cuántica deseadas, molibdeno o átomos de azufre se eliminan con precisión de la capa. Las imperfecciones son trampas para los llamados excitones, pares de electrones, que luego emiten los fotones deseados.
Técnicamente, el nuevo microscopio de iones de helio en el Centro de Nanotecnología y Nanomateriales del Instituto Walter Schottky, que puede usarse para irradiar dicho material con una resolución lateral incomparable, fue de importancia central para esto.
En el camino hacia nuevas fuentes de luz
Junto con los teóricos de TUM, la Sociedad Max Planck y la Universidad de Bremen, el equipo desarrolló un modelo que también describe los estados de energía observados en las imperfecciones en teoría.
En el futuro, los investigadores también quieren crear patrones de fuente de luz más complejos, en estructuras de celosía bidimensionales laterales, por ejemplo, para así investigar también fenómenos multi-excitones o propiedades de materiales exóticos.
Esta es la puerta de entrada experimental a un mundo que durante mucho tiempo solo se ha descrito en teoría dentro del contexto del llamado modelo Bose-Hubbard que busca dar cuenta de los procesos complejos en los sólidos.
sensores cuánticos, transistores y cifrado seguro
Y puede haber progreso no solo en teoría, sino también con respecto a posibles desarrollos tecnológicos. Dado que las fuentes de luz siempre tienen el mismo defecto subyacente en el material, son teóricamente indistinguibles. Esto permite aplicaciones que se basan en la cuántica-principio mecánico de enredos.
"Es posible integrar nuestras fuentes de luz cuántica de manera muy elegante en los circuitos de fotones", dice Klein. "Debido a la alta sensibilidad, por ejemplo, es posible construir sensores cuánticos para teléfonos inteligentes y desarrollar tecnologías de cifrado extremadamente seguras para la transmisión de datos"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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