中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽等學(xué)者與美國華盛頓大學(xué)許曉棟、香港大學(xué)姚望合作，近期在國際上首次在類石墨烯單原子層半導(dǎo)體材料中發(fā)現(xiàn)非經(jīng)典單光子發(fā)射器，連接了量子光學(xué)和二維材料這兩個(gè)重要領(lǐng)域，打開了一條通往新型光量子器件的道路。
　　

    自2004年英國科學(xué)家成功制備石墨烯(即單原子層碳)以來，該材料的物理內(nèi)涵和優(yōu)異性質(zhì)引發(fā)國際學(xué)界研究熱潮。但因石墨烯不具備可直接發(fā)光的電子結(jié)構(gòu)，限制了其在光電器件方面的應(yīng)用。
　　

    近年來，新型的有直接帶隙的類石墨烯材料“單原子層過渡金屬硫化物”，以其獨(dú)特的光電性質(zhì)受到關(guān)注。只是此前國際上所有關(guān)于單原子層二維材料的研究集中于經(jīng)典光學(xué)領(lǐng)域，尚未在實(shí)驗(yàn)上觀察到光子反聚束等量子光學(xué)現(xiàn)象。
　　

    中國科技大學(xué)潘建偉、陸朝陽等學(xué)者領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，近期在國際上首次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，二硒化鎢二維單原子層中的原子缺陷能夠成為發(fā)射單光子的器件，具有很好的單色性和偏振性質(zhì)，并且可以通過外加磁場大幅調(diào)控發(fā)光波長。
　　

    與其他單光子系統(tǒng)相比，這種基于單原子層的單光子器件不僅利于光子的讀取和控制，并且可方便地制備和實(shí)現(xiàn)與其他光電器件平臺結(jié)合，例如微納結(jié)構(gòu)諧振腔，實(shí)現(xiàn)高效光量子信息處理線路。理論表明，通過電場控制，還可能實(shí)現(xiàn)對單電子多自由度的量子調(diào)控，在未來應(yīng)用于可容錯(cuò)量子計(jì)算研究。
　　

    這項(xiàng)研究近日發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·納米技術(shù)》上，雜志評價(jià)其“開辟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域”。據(jù)了解，目前基于單原子層的量子調(diào)控領(lǐng)域已成為國際學(xué)界競爭的焦點(diǎn)，這期《自然·納米技術(shù)》還發(fā)表了瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院、法國強(qiáng)磁場國家實(shí)驗(yàn)室和美國羅切斯特大學(xué)3個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的類似成果，但他們晚于中國團(tuán)隊(duì)投稿。