研究发现基于单原子层的新型单光子源

(记者杨)中国科学技术大学潘建伟教授、卢朝扬教授与美国华盛顿大学的和香港大学的合作，首次在石墨烯类单原子层半导体材料中发现了非经典单光子发射体，从而将量子光学和二维材料这两个重要领域联系起来，开辟了一条新的光量子器件之路。相关结果最近发表在《自然-纳米技术》杂志的网络版上。与此同时，“新闻视角”专栏写了一篇文章，评论说这项工作“开辟了一个新的研究领域”。

据了解，石墨烯不具有能够直接发光的电子结构，这限制了其在光电器件中的应用。近年来，一种新型的类石墨烯材料钨二硒化物因其独特的光电特性而受到广泛关注。然而，以往国际上对单原子层二维材料的研究都集中在经典光学上，量子光学现象尚未在实验上观察到。

潘剑伟和卢朝阳带领的团队在世界上首次通过实验发现，二维单原子二硒钨层中的原子缺陷可以转化为发射单光子的器件，具有良好的单色性和偏振特性，并可以通过外加磁场极大地控制发射波长。与其他单光子系统相比，基于单原子层的单光子器件不仅有利于光子的读取和控制，而且可以方便地制备并与其他光电器件平台结合，实现高效的光量子信息处理电路。理论表明，单光子器件可以通过电场控制应用于容错量子计算研究。

据介绍，基于单原子层的量子调控具有潜在的应用前景和新颖的物理意义，因此这一领域将很快成为国际竞争的焦点。

据报道，欧洲和美国的三个独立研究团队也有类似的研究成果，分别来自苏黎世瑞士联邦理工学院、法国国家强磁场实验室和美国罗彻斯特大学，这些研究成果同时在线发表在《自然纳米技术》杂志上，提交时间晚于中国团队。

中国科学新闻(2015-05-20，第一版集锦)