近日洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室制造了一種碳納米管量子光發(fā)射器。這種光發(fā)射器在室溫和電信波長(zhǎng)下能夠進(jìn)行單光子發(fā)射。

CINT納米管是通過(guò)化學(xué)方法改變納米管表面結(jié)構(gòu)能夠可控地引入發(fā)光缺陷，開(kāi)發(fā)出基于碳納米管的單個(gè)光子源。工作關(guān)鍵突破是能夠強(qiáng)制納米管在缺陷部位從單個(gè)點(diǎn)沿管發(fā)光，將缺陷水平限制在每管一個(gè)，并且通過(guò)選擇適當(dāng)直徑的納米管，單光子發(fā)射可以調(diào)諧到必要的通信波長(zhǎng)區(qū)域。通過(guò)這樣控制光子的量子特性來(lái)存儲(chǔ)、操縱和傳輸信息。

此次試驗(yàn)中制造的碳納米管量子光發(fā)射器是全球首款在室溫和電信波長(zhǎng)下能夠發(fā)射單光子的已知材料。 這種碳納米管量子光發(fā)射器致力于實(shí)現(xiàn)在室溫下工作的缺陷狀態(tài)量子發(fā)射體，并展示其在技術(shù)上有用波長(zhǎng)的功能，對(duì)于基于光學(xué)的量子信息處理和信息安全性可能非常重要，同時(shí)也對(duì)于超靈敏傳感、計(jì)量學(xué)、成像以及用作量子光學(xué)研究的基礎(chǔ)的光子源而言有非常重要意義。

一般在理想情況下，單光子發(fā)射器能夠在室溫下運(yùn)行并工作在電信波段。然而現(xiàn)實(shí)中，這仍然是一個(gè)難以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，由于工作環(huán)境局限了單光子發(fā)射器的實(shí)現(xiàn)，到目前為止，可作為波長(zhǎng)單光子發(fā)射體的材料工作環(huán)境必須冷卻至液氦溫度，使得它們最終應(yīng)用或科學(xué)研究的意義并不大。

該試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)人員表示，功能化碳納米管技術(shù)具有進(jìn)一步發(fā)展的光明前景，包括功能化學(xué)的發(fā)展；在光子、等離子體激元和超材料結(jié)構(gòu)中的集成，以進(jìn)一步控制量子發(fā)射特性; 以及在多種應(yīng)用中用到的電驅(qū)動(dòng)器件和光路中的實(shí)現(xiàn)。

該研究在最新一期的《自然·光子學(xué)》雜志上進(jìn)行了報(bào)道。