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二維半導(dǎo)體光學(xué)微腔原理圖?圖片來源：Rezlind Bushati
本報訊?利用一個光子開啟和關(guān)閉物理過程的技術(shù)是量子光子技術(shù)的基本組成部分。近日，研究人員取得單光子開關(guān)研發(fā)新進(jìn)展。
在芯片規(guī)模的架構(gòu)中實現(xiàn)這一點(diǎn)對其可擴(kuò)展性至關(guān)重要， Vinod M. Menon領(lǐng)導(dǎo)美國紐約城市學(xué)院研究人員，首次展示了在固態(tài)材料中使用“里德伯格態(tài)”可增強(qiáng)固態(tài)系統(tǒng)中的非線性光學(xué)相互作用，并達(dá)到了前所未有的水平。這是實現(xiàn)芯片級可擴(kuò)展單光子開關(guān)的第一步。
“我們在原子薄半導(dǎo)體（2D材料）中利用了里德伯格激子（激子的激發(fā)態(tài)）。激子的激發(fā)態(tài)由于具有更大的尺寸，因此顯示出更強(qiáng)的相互作用，從而有希望進(jìn)入單光子非線性的量子域，就像以前利用原子系統(tǒng)中的里德伯格態(tài)證明的那樣。”Menon說。
根據(jù)Menon的研究，里德伯格激子在二維半導(dǎo)體中的演示及其增強(qiáng)的非線性響應(yīng)為在固態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生強(qiáng)光子相互作用邁出了第一步。相關(guān)論文發(fā)表在《自然—通訊》上。該團(tuán)隊還包括斯坦福大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家。
“Menon和他同事的研究可能會對軍隊的超低能耗信息處理和計算目標(biāo)產(chǎn)生巨大影響，如無人系統(tǒng)?！泵绹戃娮鲬?zhàn)能力發(fā)展司令部Michael Gerhold說，“在未來的計算范例中使用光開關(guān)和非線性，將繼續(xù)推進(jìn)光子學(xué)發(fā)展。這種強(qiáng)耦合效應(yīng)將降低能源消耗，并有助于提高計算性能。”（魯亦）
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1038/s41467-021-22537-x
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