原子间“呼吸”成量子技术新基石

美国华盛顿大学的研究人员发现，通过观察原子在激光刺激下发出的光的类型，他们可以检测到原子的“呼吸”，即两层原子间的机械振动。这种原子“呼吸”的声音可帮助研究人员编码和传输量子信息。研究人员还开发了一种设备作为量子技术的新型构建块。研究成果发表在6月1日的《自然·纳米技术》杂志上。

研究人员研究激子试图创造一个单光子发射器，或称“量子发射器”，这是基于光和光学的量子技术的关键部件。为了做到这一点，研究小组将两层薄薄的钨和硒原子放在一起，形成二硒化钨。

研究小组发现，二硒化钨原子会发射另一种称为声子的准粒子。声子是原子振动的产物，类似于呼吸。二硒化钨的两个原子层就像相互振动的微小鼓膜，产生了声子。这是第一次在这种类型的二维原子系统中观察到单光子发射器中的声子。

当研究人员测量发射光的光谱时，他们注意到几个等间距的峰。激子发出的每一个光子都与一个或多个声子耦合。这有点类似于一级一级地攀登量子能量阶梯，在光谱上，这些能量尖峰由等间距的峰直观地表示。

施加电压后，研究人员发现可改变相关声子和发射光子的相互作用能量。这些变化是可测量和可控的，与将量子信息编码为单光子发射有关。

研究团队希望能够控制多个量子发射体及其相关的声子态，而不是一次只控制一个量子发射体。这将使量子发射器能够相互对话，从而为量子电路的建立打下坚实的基础。