海军研究实验室 图示为原子力显微镜针尖压入TMD/聚合物结构以引入局部应变
“NRL”和“AFRL”两个字母的原子力显微镜压痕在二氧化硅中引起的图案化单光子发射
原子力显微镜压痕在单层“WSe2”圣诞树上产生单光子发射器“装饰物”
学分:美国海军研究实验室 美国科学家
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海军研究实验室(NRL)和空军研究实验室(AFRL)已经开发出一种方法，可以将一次发射一个光子的量子光源直接写入单层半导体，如二硒钨(WSe2)
单光子发射器(SpE)，或称量子发射器，是包括计算、安全通信、传感和计量在内的一系列新兴量子技术的关键组成部分
与传统的同时发射数十亿个光子以形成稳定的光流的发光二极管不同，理想的固相萃取器仅根据需要产生一个光子，每个光子与另一个光子无法区分
这些特性对于正在开发的基于光子的量子技术来说至关重要
此外，这种能力应该在一个材料平台上实现，该平台能够以与现有半导体芯片制造兼容的完全可扩展的方式精确、可重复地放置固相萃取物
NRL科学家使用原子力显微镜在聚合物薄膜基底上的单层二氧化硅中制造纳米级凹陷或凹痕
纳米压痕周围产生高度局域化的应变场，从而在WSe2中产生单光子发射态
在AFRL对这种光发射进行的时间相关测量证实了这些状态的真正单光子性质
这些发射器是明亮的，产生高速率的单光子，光谱稳定，是新兴应用的关键要求
“这种量子书法允许确定性放置和实时设计任意模式的固相萃取物，以便与光子波导、空腔和等离子体结构耦合，”贝兰德·琼克博士说
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，高级科学家和首席研究员
“我们的结果还表明，纳米压印方法将有效地创建量子发射器的大阵列或图案，用于量子光子系统的晶片级制造
" 医生
这项研究的主要作者马修·罗森伯格指出了这一发现的重要性，他说:“除了使固相萃取物能够进行多种多样的放置外，这些结果还提供了一种将应变传递到二维(二维)材料中的通用方法，具有纳米尺度的精度，为二维器件的应变工程的进一步研究和未来应用提供了宝贵的工具
" 这项研究的结果为二维材料作为单光子发射器的固态主体在与国防部任务相关的应用中的使用铺平了道路，例如安全通信、传感和量子计算
这种应用使得远程国防部部队之间的通信不容易被窃听或解密，这是确保作战人员安全的基本要求
芯片上的量子计算提供了板载能力，可以快速分析传感器阵列获取的非常大的数据集，这样就不必传输整个数据集，从而降低了带宽要求
研究结果发表在2019年1月的《美国化学学会纳米》杂志上
研究小组包括博士
马修·罗森伯格博士
玄仁庄博士
索扬·西瓦拉姆博士
凯瑟琳·麦克里和博士
NRL材料科学技术部的贝兰德·琼克；还有博士
钱德里克尔·卡维尔·达斯和博士
约书亚·雷
AFRL传感器局的亨德里克森
罗森伯格和西瓦拉姆都在NRL大学获得了国家研究委员会的奖学金，庄在NRL大学获得了美国工程教育学会(ASEE)的奖学金
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