洛斯·阿拉莫斯国家实验室的研究人员以及法国和德国的合作伙伴正在探索碳纳米管作为量子信息处理的单光子发射器的巨大潜力。他们对该领域进展的分析发表在《Nature Materials》杂志上。

图1描述了通过简单的有机分子对纳米管进行官能化而产生缺陷位点。通过改变缺陷处的电子结构使其能够在室温下进行电信波长的单光子发射

“我们对纳米管集成到光子腔中以控制和优化光发射特性方面的进展特别感兴趣”，洛斯·阿拉莫斯国家实验室综合纳米技术中心（CINT）的科学家，也是本文的作者之一Stephen Doorn说。“此外，集成到电致发光器件中的纳米管可以提供更强大的光发射定时控制，并且可以被切实地集成到光子结构中。我们强调了碳纳米管缺陷态的开发利用和光物理探测，作为电信波长室温单光子发射器的研究发展方向。”

该团队的这篇综述是与正在推动将纳米管整合到光子腔中以改变其发射率巴黎同事Christophe Voisin和将纳米管电致发光器件与光子波导结构整合在一起的卡尔斯鲁厄同事Ralph Krupke合作完成的。他说，洛斯·阿拉莫斯国家实验室的重点是分析纳米管缺陷，将量子发射扩展到室温和电信波长。

正如该报道指出的那样，“随着高速信息网络的出现，光已成为全球主要的信息载体···单光子源是保密量子通信和量子计算方案中各种技术的关键结构。”

单壁碳纳米管在该领域的应用一直是洛斯·阿拉莫斯国家实验室CINT团队关注的焦点，他们发明了化学修饰纳米管结构控制产生缺陷，定位激子和控制其发射的方法。Doorn指出，接下来的工作涉及将纳米管集成到光子谐振腔中，以提高光源亮度并产生难以区分的光子。他说，“我们需要创造彼此难以区分的单光子，这依赖于我们能够对非常适合设备集成的纳米管进行官能化，并最大限度地减少环境与缺陷位点的相互作用。”

“除了定义最先进的技术之外，我们还想强调未来发展面临的挑战，并列出一些未来在这一领域可能最有希望取得进展的方向。最终，我们希望吸引更多的研究人员进入这一领域，“Doorn说。

来源：Los Alamos 国家实验室

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