洛斯阿拉莫斯国家实验室 一种新的、用途广泛的量子点在单光子发射器方面表现出色，在生物医学成像、量子通信、网络安全和许多其他领域都有应用
扎卡里(扎克)罗宾逊(左)和弗拉基米尔塞耶维奇(右)是开发这些红外发射量子点的团队的一员
信用:洛斯阿拉莫斯国家实验室 与其他单光子发射器不同，一种新的量子点在环境条件下和室温下可以产生稳定的单个光谱可调的红外光子流
这一突破开启了一系列实际应用，包括量子通信、量子计量、医学成像和诊断以及秘密标签
洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家今天在《自然纳米技术》上发表了一篇论文，该论文的主要作者维克多·克利莫夫说:“红外中单光子高纯度的证明在量子密钥分发等领域有着直接的用途。”
洛斯阿拉莫斯团队开发了一种优雅的方法来合成胶体纳米粒子结构，这种结构源于他们以前在可见光发射器上的工作，基于包裹在硫化镉外壳中的硒化镉核心
通过在核/壳界面插入一个硫化汞夹层，研究小组将量子点变成了高效的红外光发射器，可以调谐到特定的波长
“这种新的合成方法可以在原子水平上高度精确地控制释放出的硫化汞夹层的厚度
该项目的首席化学家弗拉基米尔·萨耶维奇(Vladimir Sayevich)说:“通过以单个原子层的增量改变它，我们可以以离散的量子化跳跃来调整发射光的波长，并通过调整硒化镉核心的尺寸以更连续的方式进一步调整它。”
这些新结构远远优于现有的近红外量子点，在单个点水平上显示出“无闪烁”发射，在室温下几乎完美的单光子纯度(产生“量子光”)，以及快速的发射速率
它们在光激发和电激发下都表现得非常好
单光子可以在量子计算中用作量子位
在网络安全应用中，单个光子可以通过量子密钥分发来保护计算机网络，这通过“不可破解”的量子协议提供了终极安全性
生物成像是另一个重要的应用
新开发的量子点的发射波长在近红外生物透明窗口内，这使得它们非常适合于深层组织成像
人们看不到红外光，但许多现代技术依赖于它，从夜视设备和遥感到电信和生物医学成像
红外光也是新兴量子技术的重要参与者，这些技术依赖于光粒子或光子的二重性，光子也可以表现为波
利用这种量子特性需要“量子光源”，它以单个量子或光子的形式发光
专注于量子点光谱学的项目成员扎克·罗宾逊说:“在制作这些量子点时，要达到单原子层的精确度，还有一个很酷的化学元素。”
“散发硫化汞的夹层的厚度在样品的所有点上都是相同的
这是非常独特的，尤其是对于一种在烧杯中用化学方法制成的材料
" 克利莫夫补充说，“然而，这只是第一步
为了充分利用“量子光”，人们需要实现光子的不可分辨性，也就是说，要确保所有发射的光子在量子力学上是相同的
这是一项极其困难的任务，我们将在下一个项目中处理它
"
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