實(shí)現(xiàn)利用糾纏態(tài)的量子狀態(tài)完成復(fù)雜計(jì)算在內(nèi)的量子計(jì)算的科學(xué)和工程上的挑戰(zhàn)之一就是創(chuàng)造一個(gè)可以電控產(chǎn)生單光子在量子網(wǎng)絡(luò)中承載數(shù)據(jù)的器件。產(chǎn)生這些單光子的方法之一是利用精確設(shè)置的光學(xué)元件構(gòu)成復(fù)合多激光裝置。近來，層狀材料制成的量子發(fā)射器展現(xiàn)出了發(fā)展?jié)摿?。但即便是這些層狀材料也需要某種光源去觸發(fā)單光子的發(fā)射。

圖片來源：MeteAtatüre

劍橋大學(xué)的研究者在《自然·通信》（Nature Communications）發(fā)文稱，作為有光學(xué)活性的半導(dǎo)體，二硒化鎢和二硫化鎢可以用于制作量子光發(fā)生器。

過渡金屬硫族化合物薄層提供了一個(gè)電子填充空穴的二維緊密受限區(qū)域。當(dāng)電子移動(dòng)到處于較低能級(jí)的空穴中時(shí)，能級(jí)差會(huì)產(chǎn)生一個(gè)光子。在英國研究者制作的量子LED中，電壓推動(dòng)電子通過器件并填充空穴，產(chǎn)生單光子。研究者們相信，這個(gè)完全電控的超薄平臺(tái)將使量子通信中的片上單光子發(fā)射更接近現(xiàn)實(shí)。

“最終，我們需要一個(gè)可以通過電脈沖控制的完全集成器件，而不必用外部光源將激光匯聚在電路的不同部分。”論文的主要作者之一，來自劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室（Cambridge’s Cavendish Laboratory）的教授Mete Atatüre在新聞發(fā)布會(huì)上說道。“對(duì)于單光子量子通信和不同節(jié)點(diǎn)之間的量子網(wǎng)絡(luò)來說，我們希望僅僅通過驅(qū)動(dòng)電流得到光。有很多發(fā)射器是光驅(qū)動(dòng)的，但只有少數(shù)是電驅(qū)動(dòng)的。”

這項(xiàng)研究表明二硒化鎢可以作為電控量子發(fā)射器。然而研究者也表明二硫化鎢是一種全新的可以全電控產(chǎn)生可見光波段單光子的量子發(fā)射器。

Atatüre補(bǔ)充道：“我們選擇二硫化鎢是因?yàn)槲覀兿肟纯词遣皇遣煌牧夏馨l(fā)射不同光譜范圍的單光子。因此，我們發(fā)現(xiàn)量子發(fā)射并不是二硒化鎢的獨(dú)特性質(zhì)，這暗示著許多其他層狀材料也可能有這種量子點(diǎn)特性。”

來源：IEEE Spectrum 中國數(shù)字科技館編譯

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