Des scientifiques du laboratoire de recherche naval des États-Unis ont découvert une nouvelle plate-forme pour les technologies quantiques en suspendant des cristaux bidimensionnels (2D) sur les pores d'une plaque d'or. Cette nouvelle approche peut aider à développer de nouveaux matériaux pour des technologies de communication et de détection sécurisées basées sur les lois uniques de la physique au niveau atomique.

"Nous ne nous attendions pas à ce que ces matériaux atomiquement minces puissent influencer l'ordre de tous les atomes dans une plaque d'or relativement grande, " a déclaré Jeremy Robinson, un chercheur en matériaux au NRL. « Lorsqu'il est chauffé, le métal refusionne pour former une structure poreuse et les atomes d'or s'emboîtent avec les atomes de la couche 2-D du dessus."

L'équipe de recherche s'attendait à observer un démouillage, un processus résultant de l'interaction entre les surfaces de deux solides. Au lieu de gouttelettes se formant sur la base de verre sous l'or, le chauffage a provoqué une réorientation de la dalle métallique sous-jacente. L'or est devenu poreux partout et ce changement physique a conduit les chercheurs à tester d'autres effets secondaires de la fusion.

"Nous avons également découvert que cette combinaison peut créer un grand nombre de sources de lumière quantique dans un, sorte de, réseau prêt à l'emploi, " a déclaré Andrew Yeats, chercheur en physique au LNR. "L'alignement entre les couches atomiques peut faciliter le transfert d'énergie entre les émetteurs à travers le cadre en or qui les relie."

Les chercheurs ont vérifié que la lumière émanant des semi-conducteurs 2D se présente sous forme de particules lumineuses uniques, ou photons. Ces émetteurs peuvent se transférer de l'énergie à travers la couche d'or.

"Nous éclairons une partie de l'échantillon et regardons la lumière s'éteindre sur une autre partie, " a déclaré Robinson. " Cela nous apprend comment l'énergie peut être couplée dans la couche d'or à un moment donné, propagé vers un autre site d'émetteur quantique éloigné et réémis sous forme de lumière que nous pouvions voir."

La possibilité de contrôler à distance la canalisation d'énergie vers un émetteur à photon unique en fait un système attrayant pour la technologie quantique.

"Au fur et à mesure que nous contrôlons mieux la façon dont le semi-conducteur 2D interagit avec les pores du film métallique, il est facile d'imaginer différentes technologies qui pourraient utiliser ces propriétés. » a déclaré Robinson. « Les capteurs sont une bonne première cible, qui peut tirer parti des membranes atomiquement minces étirées à travers le cadre métallique poreux."

Alors que les chercheurs menaient ce travail en utilisant une plaque d'or sous la fine couche semi-conductrice, d'autres métaux peuvent réagir de la même manière que l'or. L'équipe du LNR continue d'étudier comment diverses combinaisons et structures de matériaux peuvent créer des sources de photons uniques aux propriétés uniques, un élément clé des communications sécurisées.