新型光子偏振器可简化光子偏振过程 有望助力量子通信技术的发展

技术研究 量科网 2023-09-09 14:12

洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员开发了一种新技术,可以比现有方法更容易、更便宜地产生偏振光子。该技术是通过使用原子力显微镜(AFM)在堆叠在一起的两层原子级薄的材料中形成压痕,这种压痕会产生小磁场,能使系统发射出处于偏振态的光子。如果将其扩大规模,该方法或有望加速量子通信成为现实。

新型光子偏振器可简化光子偏振过程 有望助力量子通信技术的发展

该团队的研究人员通过将此过程简化为既可发射光子又能影响其偏振的单个设备,显著降低了光子偏振的复杂性和能量消耗。该器件是由两种超薄材料堆叠而成:顶层由二硒化钨组成,这种材料通常用于进行量子光发射;底层由三硫化镍磷组成,它非常稳定,也为设备提供了重要的磁性来源。因为光子发射离铁磁材料很近,所以这种小磁场会诱导光子产生偏振。

研究人员表示,造成这种压痕最初是为了使顶层材料通过量子限制过程发射光子,当电子包含在狭小的空间中并由激光激发时,会导致产生光子发射。幸运的是,这种压痕过程也赋予了该设备有铁磁性。结果是导致了研究人员能够创建一个既可以发射光子又可以在光子中诱导偏振的装置。

目前,诱导光子发生偏振的过程是随机的,还无法控制哪些光子将表现出右圆偏振或左圆偏振。但该团队研究人员预计,光子偏振过程最终可能会被人为进行调制,例如可通过使用微波或电来操纵它们。这增加了创建一种高效、具有成本效益的设备的可能性,该设备不仅可以产生偏振光子,还可以准确指定产生何种偏振光子。