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(tǒng)計算機，但目前它們大多還局限在實驗室和大型實驗設(shè)備。日本名古屋大學(xué)的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)朝著更易于使用的量子計算設(shè)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(jié)果發(fā)表在《先進材料》雜志。

有些類型的量子計算機使用光子作為攜帶數(shù)據(jù)的粒子。為了將信息編碼到這些光子中，設(shè)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(dāng)這些電子跟某些發(fā)光材料相互作用時，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(shù)據(jù)的一種新興方法是通過谷偏振光。從本質(zhì)上講，電子可以存在于幾個不同的能帶中，在它們之間的能量較低的“谷”中。當(dāng)這些谷中的電子在設(shè)備中產(chǎn)生光時它們會產(chǎn)生偏振光的圓形圖案，可以向左或向右扭曲（被稱為手性），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驗室的設(shè)置領(lǐng)域。但在這項新研究中，來自名古屋大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種在室溫下無需磁鐵就能產(chǎn)生這種光的方法。 

在早期的實驗中，該團隊創(chuàng)造了一種半導(dǎo)體設(shè)備，它可以在零下193°C的溫度下產(chǎn)生光。他們觀察到，在該器件的某些部分在較溫暖的溫度下會產(chǎn)生手性光--但只在合成過程中襯底被拉伸的地方。當(dāng)襯底沒有應(yīng)變時，手性光在溫度急劇下降時才會產(chǎn)生。 

為了驗證張力起作用的假設(shè)，該團隊隨后創(chuàng)造了一種新設(shè)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(yīng)力到材料上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它會產(chǎn)生跟應(yīng)力方向相同的電流。這反過來在室溫下產(chǎn)生了谷偏振光。為了使光向相反的方向移動可以施加一個電場。 

“我們使用的應(yīng)變單層半導(dǎo)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說道。 
 
研究團隊表示，這一突破可能導(dǎo)致更強大的消費級量子計算設(shè)備。未來的工作將集中在優(yōu)化系統(tǒng)以實現(xiàn)這種可能性。