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一组研究人员探索材料的量子缺陷

他们的努力可能有一天会启用基于量子技术,量子如计算机,量子网络或发动机上的光运行。

conceptual illustration of light emitters and binary code

研究人员能够铺设用于创建量子具有可控源性质,例如颜色,强度和位置的基础。 |格蒂图片/ metamorworks

在建立在量子技术,计划和飞船未来可以通过光的势头推波助澜。

量子计算机将通过横跨化学来加密随着能源效率,比现有的处理器,更大的速度复杂问题的危机。但在此之前的未来这可以吃通,我们需要光明,点播,光量子可靠资源。

为此,一队葡京体育的材料科学家,物理学家和工程师的协作下,在哈佛大学和悉尼科技大学的实验室,一直在调查六方氮化硼,该材料可发出明亮的光作为单一光子 - 一个的光量子单位 - 在一个时间。它可以在室温下做到这一点,使其更容易使用相比于替代来源量子。

不幸的是,六方氮化硼具有显著缺点:它在不同的色调的彩虹发光。 “埃斯塔而发射是美丽,颜色,不能被目前控制,说:” Fariah哈伊,主要作者和在实验室的研究生 珍妮弗·迪翁材料科学与工程副教授葡京体育。 “我们想知道的多色排放的来源,获得排放监测过的最终目标。”

通过采用微观相结合的方法,科学家们能够追踪设备的多彩特定原子发射缺陷。通过合着者prineha纳朗,哈佛大学材料计算科学系助理教授领导的研究小组,一个新的理论也开发了占怎样的光,热和电子在材料相互作用预测缺陷的颜色。

“我们需要知道如何对夫妻这些缺陷如果环境被用作一个可向他们的指纹识别和控制,”克里斯托弗ciccarino,研究生在哈佛大学naranglab和纸张的合着者。

研究人员描述了不同的类别及其中一个缺陷的技术  发表在二月。该杂志的24日发行 自然材料。

多尺度显微镜

识别缺陷引起量子这是一个有点像在一个拥挤的城市的朋友没有一个手机发射的搜索。他们知道你在那里,但扫描你有整套的城市找到自己的位置。

通过拉伸一的一类,改性电子显微镜的能力 发达 迪翁在实验室中,科学家们能够以六方氮化硼的地方原子尺度的结构相匹配凭借其独特的颜色发射。超过数百次实验的过程中,它们轰击的材料和可见光用电子和记录的光发射的图案。他们还研究了原子的六方氮化硼周期性排列如何影响发光颜色。

“我们面临的挑战是要弄清什么,从可似乎是一个非常混乱的量子系统的结果。只是一次测量并没有告诉全貌,说:”哈伊。

“但综合考虑,并结合理论,数据非常丰富,提供了量子缺陷的分类明确的ESTA的材料。”

他们除了发现特定类型的缺陷关于在六方氮化硼的排放,该团队开发的过程中,收集和分类这些量子谱能,就其本身而言,是一系列量子材料的变革。

“材料可以用接近原子尺度的准确度地进行,但我们还没有完全了解的原子排列多么不同的光电影响它们的性质,说:”迪翁,谁是过去的主任 在热力学极限能源前沿研究中心光电子 (PTL-EFRC)。 “我们团队的方法揭示在原子尺度,途中发光激动人心的量子光学技术的主机。”

学科的叠加

,虽然现在的重点是了解其产生的缺陷量子发射的某些颜色,最终的目的是要控制其属性。例如,团队设想的量子发射的战略布局,以及打开和关闭他们对未来的量子计算机的排放。

此字段需要跨学科的研究方法。这项工作带来的材料科学家,物理学家和电气工程师,实验者和理论家都包括在一起 托尼·海因茨,应用物理学教授,葡京体育 人文科学学院 在SLAC国家加速器实验室光子科学,和 伊莲娜VUCKOVIC,詹森黄教授在全球领导力在工程学院。

“我们能够打下用于创建量子具有可控源性质,例如颜色,强度和位置,基础”说迪翁。 “我们的研究从几个不同的角度ESTA问题的能力展示一个跨学科的方法的优点。”

其他合着者包括斯坦福德埃斯特报纸上看到宇,在实验室亨氏的博士后学者,靖远小玲张,谁是在实验室Ginzton研究生在ESTA研究。其他共同作者包括来自科技澳大利亚悉尼大学的研究人员。也迪翁是其成员 葡京体育生物-X,的一个子公司 普雷科特能源研究所 和的一个构件 乌仔神经科学 在葡京体育。此外VUCKOVIC是电气工程教授和葡京体育生物-X和乌仔神经科学学会的会员。

ESTA研究是由能源,葡京体育的多元化研究院的部资助,招收博士生英才奖学金计划,国家科学基金会和戈登和贝蒂·摩尔基金会。