科學家發現了一種新方法，通過扭轉一種稱為六方氮化硼（hBN）的原子薄層材料來控制量子光源，這一突破可能有助於將量子技術推向實際應用。來自悉尼科技大學的研究人員發現，旋轉和重新堆疊 hBN 的層可以顯著改變嵌入材料中的量子發射器所發出的光的顏色和波長。量子發射器是微小的光源，可以產生單個光子，使其成為未來量子計算機、安全通信網絡和高敏感度傳感器的重要組件。儘管科學家們已經能夠檢測和研究這些發射器，但控制它們仍然是一個主要挑戰。
研究團隊表示，這種方法提供了一種新的調節這些光源的方法，利用 hBN 獨特的分層結構，這種材料可以重複分離、扭曲和重新組裝。
六方氮化硼的應用將推動量子技術的發展
帶來控制的光線主導作者安格斯·蓋爾博士表示，這一發現為研究人員提供了一種操縱量子發射器的新工具。他表示：「您可以測量這些量子發射器並看到它們的存在，但在實際操作中使其正常工作是困難的。這為我們提供了一個槓桿，讓我們更接近這一目標——朝著量子技術的實現邁進了一步。」在實驗中，研究人員通過改變層之間的扭轉角度來產生顯著的光發射變化。與許多一次性組裝並保持不變的材料研究不同，該團隊重複地取起、扭轉並重新堆疊這些層，同時繼續調整光學特性。
「我們利用了這種材料六方氮化硼（hBN）的分層特性。我們可以取起它，堆疊，扭轉，並利用這種扭轉來修改發射器。您無法用傳統材料如鑽石或碳化硅來做到這一點。」
根據研究人員的説法，實現的調整幅度超出了預期，並超過了許多其他量子發射器平台的典型可能性。蓋爾博士表示：「其好處在於我們利用這種可扭轉的平台來實現很大的發射變化。通常當您控制這些系統時，調整的幅度是非常有限的，但在這種情況下，變化遠大於預期。」研究團隊沒有強迫 hBN 像更傳統的量子材料那樣工作，而是專注於利用其自然特性。蓋爾博士指出：「與其試圖使 hBN 缺陷像傳統的固態宿主那樣運作，我們利用了 hBN 自身的優勢：其薄而可扭轉的分層結構。」
他將這種材料比作奶酪片，而不是實心塊。「用一塊奶酪，您無法真正接觸到中間的風味。但用片狀的，您可以剝去層，然後將其重新組合並改變它們的相互作用。」
伊戈爾·阿哈羅諾維奇教授表示，扭轉分層材料可以產生全新的物理行為。他指出：「您可以將兩層材料單獨作用不大，然後以特定的角度將它們放在一起，突然之間您就擁有了一個完全不同的系統。」研究人員相信這種方法最終可能有助於量子計算、量子通信和量子傳感技術的發展，這些技術可應用於從醫療保健到網絡安全和導航等多個領域。該研究發表在《先進材料》期刊上。
