来源： 时间：2022-11-08 11:35:10
科学家们已经创造出能产生单光子的人造原子，这一进步可能是发展全光量子计算的一大步。
人造原子--在空气中和室温下工作--是通过用镓聚焦离子束在六方氮化硼的二维薄片上钻孔来制造的。
“我们的工作提供了一个单光子源，可以作为量子信息的载体或量子比特。美国俄勒冈大学的Benjamin J Aleman说：“我们已经对这些来源进行了模式化，在我们想要的地方创造了我们想要的尽可能多的来源。”
Aleman说：“我们希望将这些单光子发射器图案化为微芯片上的电路或网络，这样它们就可以相互交谈，或者与其他现有的量子比特交谈，如固态自旋或超导电路量子比特。”
三年前，人们在二维六方氮化硼薄片中发现了人造原子，这是一种由硼和氮原子交替排列在晶格中的单一绝缘层，也被称为白色石墨烯。
研究人员正在利用这一发现在量子光子电路中产生和使用光子作为单光子和量子比特的来源。
在量子研究中使用原子的传统方法集中在捕获原子或离子，并用激光操纵它们的自旋，从而使它们呈现量子叠加，或同时处于“关闭”和“打开”状态的能力。
然而，这种工作需要在极冷的温度下用复杂的设备在真空中工作。
由于观察到人造原子经常出现在边缘附近，研究人员首先通过钻500纳米宽、4纳米深的圆圈在白色石墨烯中创建边缘。
然后，这些器件在850摄氏度的氧气中退火，以去除碳和其他残余物质，并激活发射器。
共聚焦显微镜显示了来自钻孔区域的微小光点。放大后，Aleman的团队看到inpidual亮点以尽可能低的水平发出光--一次只有一个光子。
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根据发表在《纳米快报》杂志上的这项研究，这种inpidual光子可以被用作微小的超灵敏温度计，用于量子密钥分发，或者传输、存储和处理量子信息。
阿莱曼说：“最大的突破是，我们发现了一种简单、可扩展的方法，将人工原子纳米化到微芯片上，人工原子在空气和室温下工作。”
“我们的人造原子将使许多新的强大技术成为可能。未来，它们可以用于更安全、更安全、完全私人的通信，以及更强大的计算机，这些计算机可以设计拯救生命的药物，并帮助科学家通过量子计算对宇宙有更深入的理解，“他说。
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