Εξαιρετικές πηγές κβαντικού φωτός:Οι επιστήμονες παρουσιάζουν διεγερτικές αλληλεπιδράσεις ενισχύουν την αποτελεσματικότητα της παραγωγής φωτονίων
Οι επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Cambridge και το Πανεπιστήμιο του Southampton έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο στην ανάπτυξη πηγών εξαιρετικά κβαντικού φωτός. Η έρευνά τους καταδεικνύει πώς η αξιοποίηση των διεγερτικών αλληλεπιδράσεων μπορεί να ενισχύσει την αποτελεσματικότητα της εμπλοκής παραγωγής φωτονίων. Αυτά τα ευρήματα έχουν υπόσχεση για τη μικροσκοπική και ενσωμάτωση κβαντικών φωτονικών συσκευών που είναι κρίσιμες για τις τεχνολογίες κβαντικών υπολογιστών και επικοινωνίας.
διεγερτικές αλληλεπιδράσεις και εμπλεγμένη γενιά φωτονίων
Τα excitons είναι quasiparticles που σχηματίζονται όταν τα ηλεκτρόνια και οι οπές συνδέονται μαζί από τις coulombic δυνάμεις. Σε ορισμένα υλικά ημιαγωγών, όπως τα ατομικά λεπτά διχαλκογενίδια μετάλλου (TMDs), τα excitons παρουσιάζουν ισχυρές αλληλεπιδράσεις, οδηγώντας σε μοναδικά οπτικά φαινόμενα. Ένα τέτοιο φαινόμενο είναι η εξόντωση του exciton-exciton, όπου δύο excitons αλληλεπιδρούν και εξουδετερώνουν ο ένας τον άλλον, απελευθερώνοντας ενέργεια με τη μορφή εμπλεγμένων φωτονίων.
Βελτίωση της απόδοσης
Η ομάδα, με επικεφαλής τον καθηγητή Mete Atather, διερεύνησε πώς οι αλληλεπιδράσεις exciton-exciton μπορούν να αξιοποιηθούν για να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα της παραγωγής φωτονίων. Κατασκευάστηκαν διόδους εκπομπής με Ultrath-quantum φωτός (LED) χρησιμοποιώντας ατομικά λεπτές μονοστοιβάδες TMD και μελέτησαν τις ιδιότητες εκπομπής φωτός τους υπό διάφορες πυκνότητες ισχύος διέγερσης.
Βασικά ευρήματα
Τα πειράματά τους αποκάλυψαν ότι οι αλληλεπιδράσεις exciton-exciton διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στην ενίσχυση της δημιουργίας εμπλεγμένων φωτονίων. Σε χαμηλές εξουσίες διέγερσης, η LED παρουσίασε αδύναμες αλληλεπιδράσεις exciton-exciton με αποτέλεσμα χαμηλά ποσοστά παραγωγής φωτονίων. Ωστόσο, καθώς η ισχύς διέγερσης αυξήθηκε, οι αλληλεπιδράσεις exciton-exciton έγιναν πιο έντονες, οδηγώντας σε σημαντική ώθηση στην αποδοτικότητα της παραγωγής φωτονίων-περισσότερο από δέκα φορές αύξηση σε σύγκριση με το καθεστώς χαμηλής ισχύος.
Σημασία
Αυτή η έρευνα καταδεικνύει τις δυνατότητες των ατομικά λεπτών πηγών κβαντικού φωτός TMD για αποτελεσματική παραγωγή εμπλεγμένων φωτονίων. Η αξιοποίηση των αλληλεπιδράσεων exciton-exciton προσφέρει μια ισχυρή προσέγγιση για την ενίσχυση της απόδοσης των κβαντικών φωτονικών συσκευών. Αυτές οι εξελίξεις συμβάλλουν στη μινιατούρα και ενσωμάτωση των κβαντικών τεχνολογιών, ανοίγοντας το δρόμο για πρακτικές εφαρμογές στην κβαντική υπολογιστική, την κβαντική κρυπτογραφία και την κβαντική ανίχνευση.
Τα ευρήματα αναφέρονται στο περιοδικό Nature Communications .
