ساخت منبع تک‌فوتون پایدار با استفاده از نقاط کوانتومی

برای توسعه منبع تک‌فوتون به‌منظور استفاده در محاسبات کوانتومی و ادوات مخابراتی، محققان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) با همکاری پژوهشگرانی از ETH زوریخ نشان دادند که می‌توان از نقاط کوانتومی پروسکیتی برای ساخت منبع استفاده کرد. این نقاط کوانتومی به دلیل ویژگی‌های ساختاری و عملکردی نظیر طول موج برای تولید این منابع بسیار مناسب هستند. هر فوتون که تولید می‌شود از دیگر فوتون‌ها قابل‌تمیز نبوده و جفت فوتون‌ها می‌توانند با هم برهم‌کنش دهند که به این پدیده تداخل کوانتومی گویند.

هندریک اوتزات از محققان این پروژه می‌گوید: « تداخل کوانتومی میان فوتون‌های منفرد غیرقابل‌تمیز، پایه برخی از فناوری‌های اطلاعات کوانتومی نوری است. اما این فناوری زمانی کار می‌کند که فوتون‌ها منسجم باشند به این معنا که برای مدتی طولانی، حالت‌های کوانتومی خود را حفظ کنند.»

این گروه تحقیقاتی نشان دادند که کلوئیدهای منفرد از جنس نقاط کوانتومی پروسکیتی هالید سرب (PQDs) می‌توانند کارایی بالایی در نشر فوتون از خود نشان دهند و همچنین زمان انسجام نوری آنها در حد 80 پیکوثانیه باشد. پژوهشگران این پروژه دریافتند که پروسکیت‌ها بعد از تحریک با پرتو لیزر می‌توانند خیلی سریع نشر فوتون داشته باشند و این نقاط کوانتومی با محیط اطراف برهم‌کنش اندکی از خود نشان دهند که با این کار خواص انسجامی و پایداری نقاط افزایش می‌یابد.

مواد نقاط کوانتومی کلوئیدی که پیش از این ساخته شده‌اند زمان انسجام کوتاهی داشتند اما این گروه نشان دادند که نقاط کوانتومی پروسکیتی که آنها ساختند هزار برابر از نمونه‌های قبلی پایدارتر هستند. براساس نتایج این پروژه، خواص انسجام این نقاط کوانتومی پروسکیتی می‌تواند به نشردهنده‌هایی نظیر نقص‌های شبه اتمی در الماس نزدیک شود.

گام بعدی محققان این پروژه، کار برای بهینه‌سازی و بهبود عملکرد نقاط کوانتومی است تا بتوان آنها را برای استفاده عملی و مقیاس‌پذیر آماده کرد.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه Science به چاپ رسیده است.