洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员使用化学功能化的碳纳米管制造了能够在室温和通信波长下进行单光子发射的第一种已知材料。 这种量子光发射器对于基于光学的量子信息处理和信息安全、超灵敏传感、计量学和成像以及量子光学研究的光子源是有重要意义的。 援引：洛斯阿拉莫斯国家实验室

洛斯阿拉莫斯国家实验室已经制造了在室温和电信波长下能够单光子发射的第一种已知材料。 这种碳纳米管量子光发射器对于基于光学的量子信息处理和信息安全性可能非常重要，同时也对于超灵敏传感、计量学、成像以及用作量子光学研究的基础的光子源而言有非常重要意义。该研究在最新一期的《自然·光子学》杂志上进行了报道。

“通过化学方法改变纳米管表面结构能够可控地引入发光缺陷，我们已经开发出基于碳纳米管的单个光子源，致力于实现在室温下工作的缺陷状态量子发射体，并展示其在技术上有用波长的功能。”Stephen Doorn说。Doorn是Los Alamos项目的领导者，也是综合纳米技术中心（CINT）的成员。“理想情况下，单光子发射器能够在室温下运行并工作在电信波段，但这仍然是一个难以捉摸的目标。到目前为止，可能作为这些波长单光子发射体的材料必须冷却至液氦温度，使得它们对于最终应用或科学研究的意义不大。”他说。

CINT纳米管工作的一个关键突破是该团队能够强制纳米管只能在缺陷部位从单个点沿着管发光，将缺陷水平限制在每管一个。 一管，一个缺陷，一个光子……通过一次只发射一个光子，研究人员可以控制光子的量子特性来存储、操纵和传输信息。

CINT研究人员基于重氮基化学方法获得这种程度的控制，这种化学作用是将有机分子束缚在纳米管表面作为缺陷。 通过重氮反应化学方法可以可控地引入基于苯的缺陷，对周围环境中的自然波动的敏感性降低。重要的是，重氮化学的多功能性还使研究人员获得了纳米管发射波长的固有可调谐性。

在大多数其他方法中产生的光子的波长（或颜色）对于通信应用来说太短，它需要光子在光电路内被有效地操纵和传输。该团队发现，通过选择适当直径的纳米管，单光子发射可以调谐到必要的通信波长区域。

Doorn指出，功能化碳纳米管技术具有进一步发展的光明前景，包括功能化学的发展；在光子、等离子体激元和超材料结构中的集成，以进一步控制量子发射特性; 以及在多种应用中用到的电驱动器件和光路中的实现。

来源： https://m.phys.org/news/2017-07-single-photon-emitter-quantum-info-processing.html

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