近日洛斯阿拉莫斯國家實驗室制造了一種碳納米管量子光發(fā)射器。這種光發(fā)射器在室溫和電信波長下能夠進行單光子發(fā)射。
CINT納米管是通過化學方法改變納米管表面結(jié)構(gòu)能夠可控地引入發(fā)光缺陷，開發(fā)出基于碳納米管的單個光子源。工作關鍵突破是能夠強制納米管在缺陷部位從單個點沿管發(fā)光，將缺陷水平限制在每管一個，并且通過選擇適當直徑的納米管，單光子發(fā)射可以調(diào)諧到必要的通信波長區(qū)域。通過這樣控制光子的量子特性來存儲、操縱和傳輸信息。
此次試驗中制造的碳納米管量子光發(fā)射器是全球首款在室溫和電信波長下能夠發(fā)射單光子的已知材料。 這種碳納米管量子光發(fā)射器致力于實現(xiàn)在室溫下工作的缺陷狀態(tài)量子發(fā)射體，并展示其在技術上有用波長的功能，對于基于光學的量子信息處理和信息安全性可能非常重要，同時也對于超靈敏傳感、計量學、成像以及用作量子光學研究的基礎的光子源而言有非常重要意義。
一般在理想情況下，單光子發(fā)射器能夠在室溫下運行并工作在電信波段。然而現(xiàn)實中，這仍然是一個難以實現(xiàn)的目標，由于工作環(huán)境局限了單光子發(fā)射器的實現(xiàn)，到目前為止，可作為波長單光子發(fā)射體的材料工作環(huán)境必須冷卻至液氦溫度，使得它們最終應用或科學研究的意義并不大。
該試驗團隊人員表示，功能化碳納米管技術具有進一步發(fā)展的光明前景，包括功能化學的發(fā)展；在光子、等離子體激元和超材料結(jié)構(gòu)中的集成，以進一步控制量子發(fā)射特性; 以及在多種應用中用到的電驅(qū)動器件和光路中的實現(xiàn)。
該研究在最新一期的《自然·光子學》雜志上進行了報道。