Elektrisk nanofælde indespærrer ladede excitoner og åbner vej for justerbare kvantelyskilder

Når forskerne tilfører spænding via en gate-elektrode, ændres det landskab, som trionerne bevæger sig i. De kan dermed skifte mellem en stærkt indespærret tilstand med diskrete energiniveauer og en mere frit bevægelig tilstand. Fælden er så kraftig, at de adskilte energiniveauer kan ses direkte i det udsendte lys .

Et uventet gennembrud

Forsøget var oprindeligt designet til at undersøge et andet fænomen. Under arbejdet med strukturen opdagede holdet imidlertid en usædvanligt kraftig og diskret lysudsendelse fra et meget lille område. Det uventede signal fik forskerne til at undersøge, hvad der lå bag .

Sådan bekræftede de ægte kvanteindespærring

For at afgøre, om der var tale om reel kvanteindespærring og ikke blot almindelig lokalisering, brugte forskerne optisk spektroskopi ved lave temperaturer. Målingerne omfattede blandt andet fotoluminescens og reflektans.

Målingerne viste diskrete, kvanteindespærrede excitontilstande, som ændrede sig, når den elektriske spænding blev justeret . Velopløste energiniveauer, der kan tunes elektrisk, er et centralt kendetegn ved ægte kvanteindespærring.

Næste skridt: enkeltfotoner og kvantenetværk

Forskerne vil nu kontrollere nanofældernes geometri mere præcist og føre systemet frem mod en klart defineret to-niveau-kvantefunktion .

En sådan tilstand kan være vigtig for enkeltfotonkilder og forsøg, der måler korrelationer mellem fotoner. Den kan også gøre det muligt at lagre kvanteinformation i stof og overføre den gennem lys.

Hvis metoden senere kan gentages i større arrays, kan elektrisk justerbare excitonfælder på længere sigt få betydning for kvantekommunikation, fotoniske processorer og skalerbare netværk, der forbinder faste kvantetilstande med individuelle fotoner . Det kræver dog fortsat mere præcis kontrol og dokumentation af, at teknologien kan udvides fra en enkelt nanofælde til større systemer.