Un equipo de científicos australianos de la Universidad de Tecnología de Sydney (UTS) y la Universidad Nacional de Australia (ANU) creen que han desarrollado una forma de abordar un desafío de décadas en el campo de los materiales cuánticos:el ajuste espectral de las fuentes de luz cuánticas propuestas. .

Los investigadores dicen que sus resultados, utilizando un material atómicamente delgado, nitruro de boro hexagonal, constituyen un importante paso adelante en la comprensión de las interacciones luz-materia de los sistemas cuánticos en materiales 2-D, y el viaje hacia dispositivos escalables en chip para tecnologías cuánticas. El estudio se publica en Materiales avanzados .

La capacidad de ajustar con precisión los colores de la luz cuántica se ha propuesto como un paso clave en el desarrollo de arquitecturas de redes cuánticas. donde los fotones, el bloque de construcción fundamental de la luz, se explotan para servir como mensajeros cuánticos para comunicarse entre sitios distantes.

Los científicos aprovecharon la extrema capacidad de estiramiento del nitruro de boro hexagonal, también conocido como "grafeno blanco". hasta tal punto que pudieron demostrar un récord mundial para el espectro más grande, rango de ajuste de color de un sistema cuántico atómicamente delgado.

Autor principal, Doctorado en UTS El candidato Noah Mendelson dijo que la mejora demostrada en la sintonización espectral, por casi un orden de magnitud, despertaría el interés dentro de los grupos académicos e industriales "que trabajan hacia el desarrollo de redes cuánticas y tecnologías cuánticas relacionadas".

“Este material se cultivó en el laboratorio de UTS con algunos 'errores de cristal' a escala atómica que son fuentes cuánticas ultrabrillantes y extremadamente estables.

"Al estirar el material atómicamente delgado para inducir la expansión mecánica de la fuente cuántica, esta, a su vez, resultó en el dramático rango de sintonía de los colores emitidos por la fuente de luz cuántica, " él dijo.

"A medida que el nitruro de boro hexagonal se estiró a solo unas pocas capas atómicas de espesor, la luz emitida comenzó a cambiar de color de naranja a rojo, al igual que las luces LED de un árbol de Navidad, pero en el reino cuántico, "dice el candidato de doctorado de UTS Noah Mendelson.

"Ver tal ajuste de color a nivel cuántico no es solo una hazaña asombrosa desde un punto de vista fundamental, pero también arroja luz sobre muchas aplicaciones potenciales en el campo de la ciencia cuántica y la ingeniería cuántica, " él añade.

A diferencia de otros nanomateriales utilizados como fuentes de luz cuántica, como el diamante, El carburo de silicio o el nitruro de galio El nitruro de boro hexagonal no es frágil y viene con las propiedades mecánicas elásticas únicas de un cristal de van der Waals.

"Siempre nos han sorprendido las propiedades superiores del nitruro de boro hexagonal, sean mecánicos, eléctrico u óptico. Tales propiedades permiten no solo experimentos físicos únicos, pero también podría abrir las puertas a una gran cantidad de aplicaciones prácticas en un futuro próximo, "dice el profesor de UTS Igor Aharonovich, autor principal del trabajo e investigador principal del Centro de Excelencia ARC para Materiales Metaópticos Transformadores (TMOS).

El equipo de físicos experimentales de UTS, dirigido por el Dr. Trong Toan Tran sintió que estaban en algo muy intrigante desde la primera observación del fenómeno exótico.

"Rápidamente nos asociamos con uno de los físicos teóricos más importantes del mundo en este campo, Dr. Marcus Doherty de ANU para tratar de comprender los mecanismos subyacentes responsables de la impresionante gama de ajuste de color. El esfuerzo conjunto entre UTS y ANU llevó a la comprensión completa del fenómeno, Totalmente respaldado por un modelo teórico robusto, "Dijo el Dr. Toan Tran.

El equipo ahora está preparando su trabajo de seguimiento:realizando un experimento de prueba de principio que involucra el entrelazamiento de los dos fotones de colores originalmente diferentes de dos fuentes cuánticas estiradas en nitruro de boro hexagonal para formar un bit cuántico o (qubit):el edificio bloque de una red cuántica.

"Creemos que el éxito de nuestro trabajo ha abierto nuevas vías para múltiples experimentos de física fundamental que podrían sentar las bases de la futura Internet cuántica". "concluye el Dr. Toan Tran.