由国家核研究大学 信用:CC0公共领域 美国国立核研究大学的科学家已经证明量子点的强度和发射率都有所增加
该研究的作者称，这一进展有助于解决制造量子计算机的关键问题之一，并将生物医学监控提升到一个新的水平
研究结果发表在《光学快报》上
量子点是低维荧光纳米结构，在光-物质相互作用领域提供了希望
它们能够吸收很宽范围的光，并在很窄的波长范围内发光，这取决于纳米晶体的尺寸；也就是说，一个或另一个量子点会发出某种颜色的光
这些特性使得量子点几乎完美地用于生物对象的超灵敏多色配准，以及用于医学诊断
量子点可用于广泛的领域，从照明设备和太阳能电池板到量子计算的量子位
就光稳定性和亮度而言，它们优于传统的磷光体
量子点显示器可以提供比其他技术更高的亮度、对比度和更低的功耗
梅菲生物医学工程物理研究所纳米生物工程实验室的研究人员首先证明了多孔硅基光子结构中半导体量子点的强度和自发发射率都有所提高
研究结果代表了一种通过改变多孔基质中磷光体的局部电磁环境来控制自发发光的新方法，为生物传感、光电子学、密码学和量子计算等领域开辟了新的应用前景
首先，新系统可以作为紧凑型荧光生物传感器的基础，以酶联免疫吸附测定的形式，在临床实践中广泛使用
使用具有光子晶体增强荧光的量子点将显著增加分析灵敏度，使得当患者血液中疾病生物标记物的数量较低时，早期疾病检测成为可能
这也将有助于病人治疗监测
此外，这种发展可以作为光学计算机或密码系统的基础，取代体积庞大的单光子源或光学逻辑元件
除了紧凑和简单之外，在这一领域使用新系统将解决该行业的一个关键问题:按需产生单个或量子纠缠光子，这在今天几乎是不可能的
纠缠光子——一对处于相关量子态的粒子——在现代物理学中起着关键作用
没有纠缠对，几乎不可能实现量子通信和量子隐形传态，也不可能构建连接到量子互联网的量子计算机
如果量子计算机被创造出来，一系列领域的原理——分子建模、密码学、人工智能——可能会完全改变
MEPhI的科学家利用光子晶体的深度氧化获得了这一结果，这使得抑制发光猝灭以及减少吸收能量损失成为可能
为了增强这种结构的发光，使用了各种方法，其中使用光子晶体是特别令人感兴趣的
“光子晶体折射率的周期性变化使得光子态密度的局部增加成为可能，因此可以观察到磷光体的强度和自发发射率的增加，”LNBE MEPhI的研究人员Pavel Samokhvalov说
为了制造光子晶体，多孔硅被广泛使用，它与其他材料有很大不同，因为它可以精确地控制折射率、易于制造和吸附能力
然而，到目前为止，研究人员还未能提高多孔硅光子晶体中磷光体的辐射弛豫速率，这是由于与硅表面接触时显著的发光猝灭
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