Les efforts pour créer une informatique quantique fiable basée sur la lumière, distribution de clés quantiques pour la cybersécurité, et d'autres technologies ont été stimulées par une nouvelle étude démontrant une méthode innovante de création de films minces pour contrôler l'émission de photons uniques.

« Contrôler efficacement certains matériaux à couche mince afin qu'ils émettent des photons uniques à des emplacements précis - ce que l'on appelle l'émission quantique déterministe - ouvre la voie à des matériaux quantiques au-delà de l'échelle du laboratoire, " a déclaré Michel Pettes, un scientifique des matériaux du Laboratoire national de Los Alamos et chef de l'équipe de recherche multi-institutions.

L'évolutivité de ces deux dimensions, Les couches minces de tungstène/sélénium les rendent potentiellement utiles dans les processus de fabrication de technologies quantiques. La génération de photons uniques est une exigence pour l'informatique quantique tout optique et la distribution de clés dans les communications quantiques, et il est crucial pour faire progresser les technologies de l'information quantique.

Le projet, documenté comme un article vedette dans la revue Lettres de physique appliquée cette semaine, exploite la souche sur des sites d'émission très localisés dans l'espace et bien séparés, ou des conseils, dans un film tungstène/sélénium. L'équipe a synthétisé le film par dépôt chimique en phase vapeur à l'aide d'un procédé à plusieurs étapes, source de gaz à médiation par diffusion.

Parce que le matériau est très fin, il se conforme au rayon des pointes et le matériau se plie vers le substrat de plus de quelques pour cent, comme quelqu'un allongé sur un lit de clous. La contrainte résultante est suffisante pour changer la structure électronique, mais seulement aux pointes. La zone affectée émet une lumière d'une couleur et d'une nature différentes de celles du reste du film.

"Alors que davantage de recherches sont nécessaires pour bien comprendre le rôle de la déformation mécanique dans la création de ces sites d'émission quantique, nous pouvons permettre une voie pour contrôler les propriétés optiques quantiques en utilisant la contrainte, " a déclaré Pettes. "Ces sources de photons uniques forment la base de la photonique, schémas d'informatique quantique tout optique."

L'ingénierie de l'émission quantique dans les matériaux 2D n'en est qu'à ses débuts, notent les auteurs. Alors que des études ont observé des photons uniques provenant de structures défectueuses dans ces matériaux, des travaux antérieurs ont suggéré que des champs de déformation non uniformes pourraient régir l'effet. Cependant, le mécanisme responsable de ce phénomène émergent reste incertain et fait l'objet de travaux en cours à Los Alamos.