量子計算(suan)機極有可能(neng)大(da)大(da)超越傳統計算(suan)機,但目前(qian)它們大(da)多還局限在實(shi)(shi)驗室和大(da)型實(shi)(shi)驗設備。日本名(ming)古屋大(da)學的研究人(ren)員現在已(yi)經朝(chao)著更易于使(shi)用的量子計算(suan)設備邁出了一步,他們找(zhao)到了一種(zhong)在室溫下“扭曲”光的方法,該研究結(jie)果發表在《先進材料》雜(za)志。
有些類型的量子計算機使用光子作為攜帶數據的粒子。為了將信息編碼到這些光子中,設備中的電子被操縱成一種特定的狀態,這種狀態要么表示0要么表示1。當這些電子跟某些發光材料相互作用時,它們將信息傳遞給光子,光子則可以存儲和傳輸信息。
在(zai)量(liang)子計(ji)算(suan)機中編碼數據的(de)一種新興(xing)方法是通過谷(gu)偏振(zhen)光。從本質上講,電子可(ke)以存(cun)(cun)在(zai)于(yu)幾個(ge)不同的(de)能(neng)(neng)帶中,在(zai)它(ta)們(men)之間的(de)能(neng)(neng)量(liang)較低的(de)“谷(gu)”中。當(dang)這些谷(gu)中的(de)電子在(zai)設備中產生光時它(ta)們(men)會產生偏振(zhen)光的(de)圓形圖案,可(ke)以向左或向右扭曲(被稱為手性(xing)),這在(zai)量(liang)子信息存(cun)(cun)儲和傳輸(shu)方面具有很(hen)強的(de)潛力。
然而問題是,這(zhe)種(zhong)(zhong)扭(niu)曲的、手性的谷偏振光通常只能在強磁體和接近絕對零度(du)的溫(wen)度(du)下(xia)產生,所(suo)以它(ta)還停留在大型實驗室的設置(zhi)領域。但在這(zhe)項新研究中,來自名古屋大學(xue)的研究人員(yuan)發現了一(yi)種(zhong)(zhong)在室溫(wen)下(xia)無需磁鐵就能產生這(zhe)種(zhong)(zhong)光的方法。
在(zai)(zai)早期的(de)(de)實驗中(zhong),該團隊創造了(le)一種半(ban)導體設備,它(ta)可(ke)以在(zai)(zai)零下(xia)(xia)193°C的(de)(de)溫度下(xia)(xia)產生(sheng)光。他們(men)觀(guan)察到,在(zai)(zai)該器件的(de)(de)某些部分在(zai)(zai)較溫暖的(de)(de)溫度下(xia)(xia)會產生(sheng)手性光--但只在(zai)(zai)合(he)成過(guo)程中(zhong)襯(chen)(chen)底(di)被拉伸的(de)(de)地(di)方。當襯(chen)(chen)底(di)沒有應變時(shi),手性光在(zai)(zai)溫度急劇下(xia)(xia)降(jiang)時(shi)才會產生(sheng)。
為(wei)了(le)驗證張力(li)起作用的假設(she),該團隊隨后創造了(le)一種(zhong)新(xin)設(she)備,其由塑料基板(ban)上的二硫化鎢制成。他們彎(wan)曲該裝置以(yi)施加應力(li)到(dao)材料上,結果發現它會產(chan)生跟(gen)應力(li)方向相(xiang)同的電(dian)流。這反過來在室溫下產(chan)生了(le)谷偏(pian)振光。為(wei)了(le)使光向相(xiang)反的方向移動(dong)可以(yi)施加一個電(dian)場。
“我們使用的應變單層半導體首次展示了一種發光裝置,它可以在室溫下用電產生和開關右偏振光和左偏振光,”該研究的論文聯合首席作者Taishi Takenobu說道。
研究團(tuan)隊表示(shi),這(zhe)一突(tu)破(po)可(ke)能導致(zhi)更強大(da)的(de)消費(fei)級量子(zi)計算設備。未來(lai)的(de)工作將集中在優化系統以實(shi)現這(zhe)種可(ke)能性。