Převratná technika: Kroucení atomárních vrstev mění barvu kvantového světla a urychluje nástup kvantových technologií

Vědci objevili novou metodu, jak ovládat zdroje kvantového světla, což by mohlo výrazně přiblížit praktické využití kvantových technologií.

Vědci objevili novou metodu, jak ovládat zdroje kvantového světla, což by mohlo výrazně přiblížit praktické využití kvantových technologií. Klíčem k tomuto průlomu je kroucení atomárně tenkých vrstev materiálu známého jako hexagonální nitrid boru (hBN).

Výzkumníci z University of Technology Sydney zjistili, že rotace a opětovné skládání vrstev hBN dokáže zásadně změnit barvu a vlnovou délku světla vyzařovaného kvantovými zářiči, které jsou v materiálu zabudovány. Kvantové zářiče jsou miniaturní světelné zdroje schopné produkovat jednotlivé fotony, což z nich činí základní stavební kameny pro budoucí kvantové počítače, bezpečné komunikační sítě a vysoce citlivé senzory. Ačkoliv vědci dokázali tyto zářiče detekovat a studovat, jejich ovládání zůstávalo velkou výzvou.

Tým uvádí, že jejich přístup nabízí nový způsob ladění těchto světelných zdrojů tím, že využívá jedinečnou vrstvenou strukturu hBN – materiálu, který lze opakovaně oddělovat, kroutit a znovu skládat. Vedoucí autor Dr. Angus Gale zdůraznil, že tato zjištění poskytují výzkumníkům nový nástroj pro manipulaci s kvantovými zářiči. V experimentech se podařilo dosáhnout výrazného posunu ve vyzařovaném světle pouhou změnou úhlu zkroucení mezi vrstvami. Na rozdíl od mnoha studií, kde jsou materiály sestaveny jednou a ponechány beze změny, tým opakovaně vrstvy zvedal, kroutil a znovu skládal, přičemž neustále upravoval optické vlastnosti.

Množství dosaženého ladění bylo větší, než se očekávalo, a překonalo to, co je obvykle možné u mnoha jiných platforem kvantových zářičů. Vědci se zaměřili na využití přirozených vlastností hBN, místo aby se snažili přimět materiál chovat se jako konvenčnější kvantové materiály. Profesor Igor Aharonovich dodal, že kroucení vrstvených materiálů může vést k zcela novým fyzikálním jevům.

Výzkumníci věří, že tento přístup by mohl v konečném důsledku přispět k vývoji kvantových počítačů, kvantové komunikace a kvantových senzorových technologií, které najdou uplatnění v oblastech od zdravotnictví po kybernetickou bezpečnost a navigaci. Studie byla publikována v časopise Advanced Materials.