纳米晶三明治结构作为量子光源

激发光发射器可以同时合作和辐射。这种现象被称为超荧光。Empa和苏黎世联邦理工学院的研究人员以及IBM苏黎世研究所的同事最近能够通过使用远程有序纳米晶体超晶格来创造这种效果。这一发现可以促进未来LED照明、量子传感、量子通信和未来量子计算的发展。这项研究刚刚发表在著名的《自然》杂志上。

如果某些材料受到外部光源(如激光)的激发，就会自发发光。这种现象被称为荧光。然而，在一些气体和量子系统中，当集合中的发射器自发地使它们的量子力学相位彼此同步并且在被激发时一起作用时，可以发生更强的光发射。这样，产生的光输出可以比单个发射器的总和强得多，从而产生超快速和明亮的光发射-超荧光。然而，当这些发射器满足严格的要求时，例如相同的发射能量、与光场的高耦合强度和长相干时间，就会发生这种情况。因此，它们之间相互作用强烈，但同时又不容易受到环境的干扰。到目前为止，还无法使用技术相关的材料。胶体量子点可能是票；它们被证明是商业上有吸引力的解决方案，已被用于最先进的液晶电视显示器-它们满足所有要求。

由Maksym Kovalenko领导的Empa和苏黎世联邦理工学院的研究人员以及IBM苏黎世研究所的同事证明，由卤化铅钙钛矿制成的最新一代量子点提供了一种优雅、实用和方便的按需超荧光方法。为此，研究人员将钙钛矿量子点排列成三维超晶格，从而实现光子的相干集体发射——从而产生超荧光。这为纠缠多光子态的来源提供了基础，纠缠多光子态是量子传感、量子成像和光子量子计算的关键资源。

聚集在一起的一群羽毛。

但是量子点之间的相干耦合要求它们都具有相同的大小、形状和成分，因为量子宇宙中“物以类聚，人以群分”。“这种长程有序超晶格只能从高度单分散的量子点溶液中获得，它的合成在过去几年中得到了精心优化，”Empa的高级科学家Maryna Bodnarchuk说。利用这些各种尺寸的“均匀”量子点，研究小组可以通过适当控制溶剂蒸发来形成超晶格。

超荧光的最后证据来自于在大约-267摄氏度的温度下进行的光学实验。研究人员发现，光子同时以明亮的爆发形式发射：“这是我们的‘尤里卡！’瞬间。我们意识到这是一种新型的量子光源，”来自苏黎世联邦理工学院和Empa的GabrieleRain说。进行光学实验的团队。

研究人员认为，这些实验是通过这种独特的材料进一步利用集体量子现象的起点。来自苏黎士联邦理工学院和IBM研究院的迈克尔贝克尔补充说：“因为整体的性质可以改善，而不仅仅是其部分的总和，人们可以超越设计单个量子点。”超荧光和相应量子光的受控产生，可以为led照明、量子传感、量子加密通信和未来量子计算开辟新的可能性。

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