Los investigadores dicen que sus resultados, utilizando un material atómicamente delgado, nitruro de boro hexagonal, constituyen un importante paso adelante en la comprensión de las interacciones de materia ligera de los sistemas cuánticos en materiales 2D, y el viaje hacia dispositivos escalables en chip para tecnologías cuánticas.estudio publicado en Materiales avanzados .
La capacidad de ajustar con precisión los colores de la luz cuántica se ha propuesto como un paso clave en el desarrollo de arquitecturas de redes cuánticas, donde los fotones, el bloque de construcción fundamental de la luz, se explotan para servir como mensajeros cuánticos para comunicarse entre sitios distantes.
Los científicos aprovecharon la capacidad de estiramiento extrema del nitruro de boro hexagonal, también conocido como "grafeno blanco", hasta el punto de que pudieron demostrar un récord mundial para el mayor rango de ajuste de color espectral de un sistema cuántico atómicamente delgado.
El autor principal, candidato a doctorado de UTS, Noah Mendelson, dijo que la mejora demostrada en la afinación espectral, en casi un orden de magnitud, despertaría el interés dentro de los grupos académicos e industriales "trabajando hacia el desarrollo de redes cuánticas y tecnologías cuánticas relacionadas".
"Este material se cultivó en el laboratorio de UTS con algunos" errores de cristal "a escala atómica que son fuentes cuánticas ultrabrillantes y extremadamente estables.
"Al estirar el material atómicamente delgado para inducir la expansión mecánica de la fuente cuántica, esto, a su vez, resultó en el rango de ajuste dramático de los colores emitidos por la fuente de luz cuántica", dijo.
"A medida que el nitruro de boro hexagonal se estiraba a unas pocas capas atómicas de espesor, la luz emitida comenzó a cambiar de color naranja a rojo como las luces LED en un árbol de Navidad, pero en el ámbito cuántico", dice Noah, candidato a doctorado de UTSMendelson.
"Ver tal ajuste de color a nivel cuántico no es solo una hazaña increíble desde un punto de vista fundamental, sino que también arroja luz sobre muchas aplicaciones potenciales en el campo de la ciencia cuántica y la ingeniería cuántica", agrega.
A diferencia de otros nanomateriales utilizados como fuentes de luz cuántica, como el diamante, el carburo de silicio o el nitruro de galio, el nitruro de boro hexagonal no es frágil y viene con las propiedades mecánicas estirables únicas de un cristal de van der Waals.
"Siempre nos han sorprendido las propiedades superiores del nitruro de boro hexagonal, ya sean mecánicos, eléctricos u ópticos. Estas propiedades permiten no solo experimentos físicos únicos, sino que también podrían abrir puertas a una gran cantidad de aplicaciones prácticas en el futuro cercano,"dice el profesor de UTS Igor Aharonovich, autor principal del trabajo e investigador principal del Centro de Excelencia ARC para Materiales Meta-Ópticos Transformativos TMOS.
El equipo de físicos experimentales de UTS, dirigido por el Dr. Trong Toan Tran sintió que estaban haciendo algo muy intrigante desde la primera observación del fenómeno exótico.
"Nos asociamos rápidamente con uno de los físicos teóricos más importantes del mundo en este campo, el Dr. Marcus Doherty de ANU para tratar de comprender los mecanismos subyacentes responsables del impresionante rango de ajuste de color. El esfuerzo conjunto entre UTS y ANU llevó a lacomprensión completa del fenómeno, totalmente respaldado por un modelo teórico robusto ", dijo el Dr. Toan Tran.
El equipo ahora está preparando su trabajo de seguimiento: realizando un experimento de prueba de principio que involucra el enredo de los dos fotones coloreados originalmente diferentes de dos fuentes cuánticas estiradas en nitruro de boro hexagonal para formar un bit cuántico o qubit -- el bloque de construcción de una red cuántica.
"Creemos que el éxito de nuestro trabajo ha abierto nuevas vías para múltiples experimentos de física fundamentales que podrían sentar las bases para el futuro internet cuántico", concluye el Dr. Toan Tran.
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Materiales proporcionado por Universidad de Tecnología de Sydney . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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