實驗室研發首款碳納米管量子光發射器

近日洛斯阿拉莫斯國家實驗室制造了一種碳納米管量子光發射器。這種光發射器在室溫和電信波長下能夠進行單光子發射。

CINT納米管是通過化學方法改變納米管表面結構能夠可控地引入發光缺陷，開發出基于碳納米管的單個光子源。工作關鍵突破是能夠強制納米管在缺陷部位從單個點沿管發光，將缺陷水平限制在每管一個，并且通過選擇適當直徑的納米管，單光子發射可以調諧到必要的通信波長區域。通過這樣控制光子的量子特性來存儲、操縱和傳輸信息。

此次試驗中制造的碳納米管量子光發射器是全球首款在室溫和電信波長下能夠發射單光子的已知材料。 這種碳納米管量子光發射器致力于實現在室溫下工作的缺陷狀態量子發射體，并展示其在技術上有用波長的功能，對于基于光學的量子信息處理和信息安全性可能非常重要，同時也對于超靈敏傳感、計量學、成像以及用作量子光學研究的基礎的光子源而言有非常重要意義。

一般在理想情況下，單光子發射器能夠在室溫下運行并工作在電信波段。然而現實中，這仍然是一個難以實現的目標，由于工作環境局限了單光子發射器的實現，到目前為止，可作為波長單光子發射體的材料工作環境必須冷卻至液氦溫度，使得它們最終應用或科學研究的意義并不大。

該試驗團隊人員表示，功能化碳納米管技術具有進一步發展的光明前景，包括功能化學的發展；在光子、等離子體激元和超材料結構中的集成，以進一步控制量子發射特性; 以及在多種應用中用到的電驅動器件和光路中的實現。

該研究在最新一期的《自然·光子學》雜志上進行了報道。