日本研究人員找到了一種在室溫下“扭曲”光的方法

量子計算機極有可能大大超越傳統計算機，但目前它們大多還局限在實(shí)驗室和大型實(shí)驗設備。日本名古屋大學(xué)的研究人員現在已經(jīng)朝著(zhù)更易于使用的量子計算設備邁出了一步，他們找到了一種在室溫下“扭曲”光的方法，該研究結果發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志。

有些類(lèi)型的量子計算機使用光子作為攜帶數據的粒子。為了將信息編碼到這些光子中，設備中的電子被操縱成一種特定的狀態(tài)，這種狀態(tài)要么表示0要么表示1。當這些電子跟某些發(fā)光材料相互作用時(shí)，它們將信息傳遞給光子，光子則可以存儲和傳輸信息。 
 
在量子計算機中編碼數據的一種新興方法是通過(guò)谷偏振光。從本質(zhì)上講，電子可以存在于幾個(gè)不同的能帶中，在它們之間的能量較低的“谷”中。當這些谷中的電子在設備中產(chǎn)生光時(shí)它們會(huì )產(chǎn)生偏振光的圓形圖案，可以向左或向右扭曲（被稱(chēng)為手性），這在量子信息存儲和傳輸方面具有很強的潛力。 

然而問(wèn)題是，這種扭曲的、手性的谷偏振光通常只能在強磁體和接近絕對零度的溫度下產(chǎn)生，所以它還停留在大型實(shí)驗室的設置領(lǐng)域。但在這項新研究中，來(lái)自名古屋大學(xué)的研究人員發(fā)現了一種在室溫下無(wú)需磁鐵就能產(chǎn)生這種光的方法。 

在早期的實(shí)驗中，該團隊創(chuàng )造了一種半導體設備，它可以在零下193°C的溫度下產(chǎn)生光。他們觀(guān)察到，在該器件的某些部分在較溫暖的溫度下會(huì )產(chǎn)生手性光--但只在合成過(guò)程中襯底被拉伸的地方。當襯底沒(méi)有應變時(shí)，手性光在溫度急劇下降時(shí)才會(huì )產(chǎn)生。 

為了驗證張力起作用的假設，該團隊隨后創(chuàng )造了一種新設備，其由塑料基板上的二硫化鎢制成。他們彎曲該裝置以施加應力到材料上，結果發(fā)現它會(huì )產(chǎn)生跟應力方向相同的電流。這反過(guò)來(lái)在室溫下產(chǎn)生了谷偏振光。為了使光向相反的方向移動(dòng)可以施加一個(gè)電場(chǎng)。 

“我們使用的應變單層半導體首次展示了一種發(fā)光裝置，它可以在室溫下用電產(chǎn)生和開(kāi)關(guān)右偏振光和左偏振光，”該研究的論文聯(lián)合首席作者Taishi Takenobu說(shuō)道。 
 
研究團隊表示，這一突破可能導致更強大的消費級量子計算設備。未來(lái)的工作將集中在優(yōu)化系統以實(shí)現這種可能性。