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單一光子可在室溫下穩(wěn)定生成

星之球激光 來(lái)源:科學(xué)日?qǐng)?bào)2012-05-02 我要評(píng)論(0 )   

日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所日前報(bào)告,該所科學(xué)家參加的一個(gè)研究小組,在世界上首次利用鉆石發(fā)光二極管在室溫下穩(wěn)定生成單一光子,這將推動(dòng)量子密碼通信和量子計(jì)算機(jī)相關(guān)技...

 

日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所日前報(bào)告,該所科學(xué)家參加的一個(gè)研究小組,在世界上首次利用鉆石發(fā)光二極管在室溫下穩(wěn)定生成單一光子,這將推動(dòng)量子密碼通信和量子計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)。

 

公報(bào)說(shuō),該所高級(jí)工程師山崎聰和大阪大學(xué)副教授水落憲和等研究人員以人造鉆石為原料,在其中埋入由碳原子空穴和氮原子組成的復(fù)合體作為發(fā)光中心,在室溫下穩(wěn)定生成了單一光子,解決了制約單一光子源實(shí)用化的能源和成本瓶頸。

 

量子密碼通信理論上無(wú)法竊聽(tīng),是一種理想的通信技術(shù),近年來(lái)世界許多國(guó)家和企業(yè)都在研究。實(shí)現(xiàn)量子密碼通信必需有穩(wěn)定的單一光子源,能在需要的時(shí)候簡(jiǎn)單、精確地發(fā)出一個(gè)個(gè)載有信息的光子。迄今為止,單一光子源多采用量子點(diǎn)或有機(jī)分子,但它們?cè)谑覝叵潞懿环€(wěn)定,需要用極低溫來(lái)冷卻,而且必須用激光激發(fā),增加了能源消耗和成本。

 

在這項(xiàng)研究中,科研人員用無(wú)雜質(zhì)的高品質(zhì)人造鉆石做發(fā)光層(i層),在中間埋入發(fā)光中心,這個(gè)發(fā)光中心由一個(gè)除去碳原子的空穴和一個(gè)氮原子組成。但是沒(méi)有雜質(zhì)的鉆石不能導(dǎo)電,科研人員又制作了添加磷的N層和添加硼的P層,將i層夾在中間,形成擁有P-i-N構(gòu)造的元件。

 

經(jīng)光子相關(guān)光譜法等精密方法測(cè)試,只要讓電流流經(jīng)該元件的發(fā)光層,發(fā)光中心就能穩(wěn)定產(chǎn)生單一光子,證實(shí)了該元件能在室溫下作為單一光子源工作。這為研發(fā)節(jié)能、低成本的量子密碼通信技術(shù)開(kāi)辟了道路。另外,發(fā)光中心還具備優(yōu)秀的自旋性能,有可能作為量子計(jì)算機(jī)的元件使用。

 

這項(xiàng)研究的成果已在最新的《自然—光子學(xué)》網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表。

 

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