量子技术新突破：碳纳米管将成量子单光子

来源：科技日报

据美国洛斯阿拉莫斯国家实验室官网消息，该实验室研究人员正与法国、德国伙伴携手，探索碳纳米管作为量子信息处理所用的单光子发射器的潜能，发表于最新一期《自然·材料学》杂志的最新研究将促进基于光学的量子通信和量子计算的发展。

论文作者之一、该实验室集成纳米技术中心（CINT）科学家斯蒂芬·多伦表示：“我们对于将纳米管集成到光学腔体中，以操控并优化发光特性方面的进展特别感兴趣。而且，集成到电致发光设备中的碳纳米管可以更好地控制发光时序，而且也可以很好地集成到光学结构中。我们正在着力研究将碳纳米管的缺陷状态作为室温条件下电信波长单光子发射器通路的进展以及其光物理学属性。”

在传统信息网络中，信息以“比特”（Bit）的形式流动，用电子电路进行处理和调制，并通过光脉冲传输；而量子信息网络采用量子比特（Qubit）来处理和存储量子信息。不同于经典网络，不同节点之间的量子信息传输采用的是单光子，而不是强烈的光脉冲。论文指出，所以，良好的单光子源（在规定时间内最多发射一个光子的光源）对于量子信息处理与量子通信来说非常重要，而传统光源，如太阳光、电灯等，发射的都是“成群结队”的光子。

有鉴于此，该实验室研究人员与法国、德国的合作伙伴们一起探索将碳纳米管作为量子信息处理所用单光子发射器的潜能。目前，该实验室已开发出通过化学方法修改纳米管结构，从而故意制造缺陷、局部化激子并控制它们释放的方法。多伦表示，接下来，他们打算将纳米管集成到光学谐振器中，从而增强光源亮度并产生难以区分的光子。他说：“我们要创造出彼此之间难以区分的单光子，这依赖于我们功能化这些碳纳米管，使它们适合设备集成，并最小化缺陷位点与环境之间交互的能力。”