類石墨烯材料中發(fā)現(xiàn)新型單光子源

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽等與華盛頓大學(xué)許曉棟、香港大學(xué)姚望合作，在國際上首次在類石墨烯單原子層半導(dǎo)體材料中發(fā)現(xiàn)非經(jīng)典單光子發(fā)射器，連接了量子光學(xué)和二維材料這兩個重要領(lǐng)域，打開了一條通往新型光量子器件的道路。該工作近日在線發(fā)表在《自然》雜志子刊《自然·納米技術(shù)》上。同期的“新聞視角”欄目撰文評論該工作“開辟了一個新的研究領(lǐng)域”。

    2004年曼徹斯特大學(xué)安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功制備石墨烯（即單原子層碳），獲得2010年諾貝爾物理獎。然而石墨烯不具備可直接發(fā)光的電子結(jié)構(gòu)，限制了其在光電器件方面的應(yīng)用。最近一類新型的類石墨烯材料單原子層二硒化鎢由于其獨特的光電性質(zhì)受到廣泛的關(guān)注。然而此前國際上所有關(guān)于單原子層二維材料的研究都集中于經(jīng)典光學(xué)領(lǐng)域，還未在實驗上觀察到量子光學(xué)現(xiàn)象。

    潘建偉、陸朝陽等領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊在國際上首次實驗發(fā)現(xiàn)，二硒化鎢二維單原子層中的原子缺陷能夠成為發(fā)射單光子的器件，具有很好的單色性和偏振性質(zhì)，并且可以通過外加磁場大幅調(diào)控發(fā)光波長。與其他的單光子系統(tǒng)相比，這種基于單原子層的單光子器件不僅利于光子的讀取和控制，并且可方便地制備和實現(xiàn)與其他光電器件平臺結(jié)合，例如微納結(jié)構(gòu)諧振腔，實現(xiàn)高效光量子信息處理線路。理論表明，通過電場控制，還可能實現(xiàn)對單電子多自由度的量子調(diào)控，在未來可應(yīng)用于可容錯量子計算研究。陸朝陽教授介紹說，由于基于單原子層的量子調(diào)控的潛在前景和新穎物理意義，該領(lǐng)域很快成為國際激烈競爭的焦點。