量子技术新突破：碳纳米管将成量子单光子源

科学日报，北京，6月20日(记者刘霞)——根据美国洛斯阿拉莫斯国家实验室官方网站18日的消息，该实验室的研究人员正与法国和德国的合作伙伴一起探索碳纳米管作为单光子发射体用于量子信息处理的潜力。发表在最新一期《自然材料科学》上的最新研究将促进基于光的量子通信和量子计算的发展。

该论文的作者之一、实验室综合纳米技术中心(CINT)的科学家斯蒂芬·多兰(Stephen Dolan)说:“我们对将纳米管集成到光腔中以操纵和优化发光特性的进展特别感兴趣。此外，集成到电致发光器件中的碳纳米管可以更好地控制光发射的定时，并且还可以很好地集成到光学结构中。我们正在努力研究在室温下利用碳纳米管的缺陷态作为通信波长单光子发射器的通道的进展及其光物理性质。”

在传统的信息网络中，信息以“比特”的形式流动，由电子电路处理和调制，并通过光脉冲传输。量子信息网络使用量子位来处理和存储量子信息。与经典网络不同，不同节点之间的量子信息传输使用单光子而不是强光脉冲。

文章指出，一个好的单光子源(在特定时间内最多发射一个光子的光源)对于量子信息处理和量子通信非常重要，而传统光源，如太阳光和电灯，则是“成组”发射光子。

有鉴于此，法国和德国的实验室研究人员及其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潜力。目前，实验室已经开发出化学方法来修饰纳米管的结构，以便有意产生缺陷、定位激子并控制它们的释放。

多伦说，下一步，他们计划将纳米管集成到光学谐振器中，以提高光源的亮度，并产生无法区分的光子。“我们希望创造出彼此无法区分的单光子，这取决于我们将这些碳纳米管功能化的能力，使它们适合于器件集成，并最大限度地减少缺陷位置和环境之间的相互作用，”他说。