位於因斯布魯克大學的研究人員，與多特蒙德、大學、拜羅伊特和林茲的同事合作，展示了一種新方法，能夠控制半導體量子點中的暗激子並生成量子糾纏。
激子是由電子跳至更高能量狀態而在固體材料中形成的準粒子。當光子激發材料中的電子時，電子會從較低能量水平跳至較高能量水平，並在較低能量水平上留下空穴。電子與空穴具有相反的電荷，根據庫倫力的作用，它們相互吸引，形成一個束縛態，電子與空穴互相環繞，這被物理學家稱為激子。
激子不攜帶淨電荷，因為它們的相反電荷相互抵消。因此，這些準粒子無法導電，但能夠在材料中攜帶能量。研究人員希望利用這些特性來儲存和控制量子狀態。
激子分為兩種類型：明亮激子和暗激子，根據它們與光子的相互作用進行分類。明亮激子是光學活躍的激子，可以吸收或發射光。在大多數半導體材料中，低能量狀態下的激子是明亮電子，能夠通過光的吸收和發射進行檢測。
相對而言，暗激子則不易通過標準光學技術檢測，因為它們不涉及光的吸收或發射。暗激子可能由電子和空穴的不同自旋配置引起。暗激子具有較長的壽命，能夠用於儲存能量。理解它們的行為將幫助科學家控制這些激子，並構建未來的光電裝置。
因斯布魯克大學的研究人員利用脈衝激光和磁場控制激子的自旋狀態，成功將明亮激子轉換為暗激子。研究人員Florian Kappe和René Schwarz表示：「我們也可以逆轉這一過程，將暗激子轉換回明亮激子。這樣，狀態可以在黑暗中保持較長時間，並在之後重新激活。」
接著，研究人員使用進一步的激光脈衝將儲存在暗狀態的激子轉換為明亮狀態。因斯布魯克大學的光子學教授Gregor Weihs補充道：「這為量子記憶的控制和在量子點中生成糾纏光子對開啟了新的機會。」
控制這些量子點的能力將有助於廣泛的應用，涵蓋顯示器、生物醫學傳感器、太陽能電池及其他電子設備。這項研究成果已發表在《Science Advances》期刊上。
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