Elektricky řízený „nanokorál“ dokáže uvěznit excitony a měnit kvantové světlo

Změnou napětí na řídicích elektrodách lze upravovat prostředí, které triony „vnímají“. Částice se tak mohou přepínat mezi silně omezeným stavem s diskrétními energetickými hladinami a volnějším pohybem. Síla uvěznění je podle měření dostatečná k tomu, aby se jednotlivé energetické hladiny zřetelně projevily ve vyzařovaném světle .

Klíčový signál přišel náhodou

Výzkum původně nesměřoval k vytvoření kvantové světelné pasti. Když tým zkoumal strukturu zařízení kvůli jinému jevu, zaznamenal „neobvykle silné a diskrétní vyzařování světla z velmi malé oblasti“. Právě tato anomálie vědce přiměla hledat její původ .

Co potvrdilo skutečné kvantové uvěznění

Výzkumníci zařízení zkoumali při nízkých teplotách pomocí optické spektroskopie, včetně měření fotoluminiscence a odrazivosti. Přímo pozorovali diskrétní excitonové stavy vzniklé kvantovým omezením a sledovali, jak se mění při elektrickém řízení .

Dobře rozlišené energetické hladiny, které se dají ladit napětím, představují důležitý znak skutečného kvantového uvěznění. Nejde tedy pouze o to, že se částice náhodně lokalizovaly v určité části materiálu.

Cesta k jednotlivým fotonům

Dalším krokem má být přesnější kontrola geometrie jednotlivých nanokorálů a posun systému do jasně definovaného dvouúrovňového kvantového režimu . Takové uspořádání by mohlo posloužit jako základ pro zdroje jednotlivých fotonů, experimenty s korelacemi fotonů a zařízení, v nichž se kvantová informace ukládá v látce a přenáší prostřednictvím světla.

Pokud bude možné tuto techniku zopakovat ve větších polích, mohly by elektricky laditelné pasti pro excitony v budoucnu najít uplatnění v kvantových komunikačních systémech, fotonických procesorech a škálovatelných sítích propojujících kvantové stavy v pevných látkách s jednotlivými fotony .