Этот метод сжимает квантовые точки, крошечные частицы, состоящие из тысяч атомов, чтобы излучать одиночные фотоны (отдельные частицы света) точно такого же цвета и с положениями, которые могут находиться на расстоянии менее одной миллионной метра друг от друга.
«Этот прорыв может ускорить развитие квантовых информационных технологий и вычислений, вдохновленных мозгом», – сказал Аллан Брэкер, химик из NRL и один из исследователей проекта.
Чтобы квантовые точки «общались» (взаимодействовали), они должны излучать свет с той же длиной волны. Размер квантовой точки определяет длину волны излучения.
Однако, как не бывает двух одинаковых снежинок, так и нет двух квантовых точек одинакового размера и формы – по крайней мере, когда они изначально созданы.
Эта естественная изменчивость не позволяет исследователям создавать квантовые точки, которые излучают свет с точно такой же длиной волны [цветом], сказал физик NRL Джоэл Грим, ведущий исследователь проекта.
«Вместо того, чтобы с самого начала делать квантовые точки совершенно идентичными, мы впоследствии меняем их длину волны, оборачивая их в термоусадочную пленку оксидом гафния, кристаллизованным лазером», – сказал Грим. "Термоусадочная пленка сжимает квантовые точки, что позволяет очень контролируемым образом сдвигать их длину волны."
В то время как другие ученые демонстрировали «настройку» длин волн квантовых точек в прошлом, это первый раз, когда исследователи достигли этого точно как по длине волны, так и по положению.
«Это означает, что мы можем сделать это не только для двух или трех, но и для многих квантовых точек в интегральной схеме, которые можно использовать для оптических, а не электрических вычислений», – сказал Брекер.
Обширный опыт исследователей и научные ресурсы в NRL позволили команде протестировать различные подходы к достижению этого прорыва в области квантовых точек за относительно короткое время.
«NRL имеет собственное оборудование для выращивания кристаллов, изготовления устройств и квантово-оптических измерений», – сказал Грим. "Это означает, что мы могли немедленно координировать наши усилия, чтобы сосредоточиться на быстром улучшении свойств материала."
По словам Грима и Брэкера, эта веха в области манипуляции с квантовыми точками может заложить основу для будущих успехов в ряде областей.
«Новый метод NRL для настройки длины волны квантовых точек может позволить использовать новые технологии, использующие странные свойства квантовой физики для вычислений, связи и восприятия», – сказал Брекер. "Это также может привести к" нейроморфным "или интеллектуальным вычислениям, основанным на сети крошечных лазеров."
Исследователи заявили, что приложения, в которых ограничивающими факторами являются пространство и энергоэффективность, также могут выиграть от этого революционного подхода.