ケンブリッジ大学とサウサンプトン大学の科学者たちは、超甲性子量子光源の開発に大きな進歩を遂げています。彼らの研究は、励起物の相互作用を利用することで、絡み合った光子生成の効率をどのように高めることができるかを示しています。これらの調査結果は、量子コンピューティングおよび通信技術に不可欠な量子フォトニックデバイスを小型化および統合することを約束します。
励起物の相互作用と絡み合った光子生成
励起子は、電子と穴がクーロン力によって結合されたときに形成される準粒子です。原子的に薄い遷移金属ジチャルコゲニド（TMD）などの特定の半導体材料では、励起子が強力な相互作用を示し、ユニークな光学現象につながります。そのような現象の1つは、2つの励起具が相互作用して消滅し、絡み合った光子の形でエネルギーを放出する励起子 - エクスキトン消滅です。
効率の向上
メテアチュア教授が率いるチームは、励起された光子生成の効率を改善するために、励起子とエクスチットンの相互作用をどのように活用できるかを調査しました。彼らは、原子的に薄いTMD単層を使用して、超甲状腺量子電流発光ダイオード（LED）を製造し、さまざまな励起パワー密度の下で光発光特性を研究しました。
重要な調査結果
彼らの実験により、励起子とエクスチトンの相互作用が、絡み合った光子の生成を強化する上で重要な役割を果たすことが明らかになりました。低励起能力では、LEDは弱い励起子とエクスチトンの相互作用を示し、その結果、絡み合った光子生成率が低くなりました。しかし、励起能力が増加すると、励起子とエクスチトンの相互作用がより顕著になり、絡み合った光子生成効率が大幅に向上しました。これは、低電力体制と比較して10倍以上の増加です。
重要性
この研究は、絡み合った光子を効率的に生成するための原子的薄いTMD量子光源の可能性を示しています。 Exciton-Excitonの相互作用を活用すると、量子フォトニックデバイスのパフォーマンスを向上させる強力なアプローチが提供されます。これらの進歩は、量子技術の小型化と統合に貢献し、量子コンピューティング、量子暗号化、および量子センシングの実用的なアプリケーションへの道を開いています。
調査結果は、ジャーナル nature Communications に報告されています 。
