Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), trabajando en colaboración con el Laboratorio de Investigación Naval, han descubierto que una especie particular de puntos cuánticos que comúnmente no se pensaba que parpadearan, hacer.
¿Y qué? Bien, aunque los parpadeos son cortos, del orden de nanosegundos a milisegundos, incluso las fluctuaciones breves pueden provocar pérdidas de eficiencia que podrían causar problemas al usar puntos cuánticos para generar fotones que mueven información dentro de una computadora cuántica o entre nodos de un futuro de alta seguridad. Internet basado en telecomunicaciones cuánticas.
Más allá de demostrar que los puntos parpadean, el equipo también sugiere un posible culpable.
Los científicos han considerado que los puntos cuánticos de arseniuro de indio y arseniuro de galio (InAs / GaAs) son prometedores como fuentes de fotones únicos para su uso en diferentes sistemas informáticos y de comunicación futuros basados en tecnologías cuánticas. En comparación con otros sistemas, Los investigadores han preferido estos puntos cuánticos porque parecen no parpadear y porque pueden fabricarse directamente en los tipos de optoelectrónica de semiconductores que se han desarrollado durante las últimas décadas.
El equipo de investigación del NIST también pensó que estos puntos cuánticos emitían luz constante a la perfección, hasta que encontraron uno que obviamente parpadeaba (o era "fluorescente intermitente, "en términos técnicos). Decidieron ver si podían encontrar otros que parpadearan de una manera menos obvia.
Si bien la mayoría de los experimentos anteriores examinaron los puntos a granel, el equipo probó estos puntos ya que se usarían en un dispositivo real. Usando una técnica de autocorrelación de fotones extremadamente sensible para descubrir firmas sutiles de parpadeo, encontraron que los puntos parpadean en escalas de tiempo que van desde decenas de nanosegundos hasta cientos de milisegundos. Sus resultados sugieren que la construcción de estructuras fotónicas alrededor de los puntos cuánticos, algo que tendría que hacer para que muchas aplicaciones sean viables, puede hacerlas significativamente menos estables como fuente de luz.
"La mayoría de los estudios experimentales previos de parpadeo de puntos cuánticos inInAs / GaAs observaron su comportamiento después de que los puntos hayan crecido, pero antes de que se hayan fabricado los dispositivos circundantes, "dice Kartik Srinivasan, uno de los autores del estudio. "Sin embargo, no hay garantía de que un punto cuántico permanecerá sin parpadear después de la nanofabricación de una estructura circundante, que introduce superficies y defectos potenciales dentro de los 100 nanómetros del punto cuántico. Estimamos que la eficiencia radiativa de los puntos cuánticos está entre aproximadamente el 50 y el 80 por ciento después de que se fabrican las estructuras fotónicas, significativamente menor que el 100 por ciento de eficiencia que requerirán las aplicaciones futuras ".
Según Marcelo Davanço, otro autor del estudio, el trabajo futuro se centrará en medir puntos antes y después de la fabricación del dispositivo para evaluar mejor si la fabricación es realmente una fuente de los defectos que se cree que causan el parpadeo. Por último, Los autores esperan comprender qué tipos de geometrías de dispositivos evitarán el parpadeo y, al mismo tiempo, canalizarán de manera eficiente los fotones emitidos en un canal de transmisión útil. como una fibra óptica.
El Centro NIST de Ciencia y Tecnología a Nanoescala (CNST) es una instalación nacional para usuarios de nanotecnología que permite la innovación al proporcionar acceso rápido a las herramientas necesarias para crear y medir nanoestructuras. Los investigadores interesados en acceder a las técnicas descritas aquí o en colaborar en su desarrollo futuro deben ponerse en contacto con Kartik Srinivasan.
