Siêu bề mặt siêu mỏng mới tăng cường tạo photon cho chip lượng tử thế hệ tiếp theo

Các nhà nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật Columbia đã phát triển một thiết bị siêu mỏng metasurface giúp tăng cường đáng kể các hiệu ứng quang phi tuyến ở quy mô nano, thúc đẩy việc thu nhỏ phần cứng lượng tử. Dựa trên công trình trước đây khi một thiết bị tinh thể dày 3,4 micromet tạo ra các cặp photon rối, nhóm nghiên cứu hiện đã giảm độ dày xuống chỉ còn 160 nanomet bằng cách giới thiệu metasurface — các họa tiết nhân tạo ở quy mô nano được khắc lên các tinh thể siêu mỏng. Phương pháp này tăng cường quá trình phát sinh bội số bậc hai gần 150 lần so với mẫu không có họa tiết, cho phép tạo photon hiệu quả hơn ở bước sóng viễn thông, điều rất quan trọng cho các thiết bị lượng tử trong tương lai. Nghiên cứu tập trung vào các dichalcogenide kim loại chuyển tiếp, cụ thể là các mảnh molybdenum disulfide, vốn rất mỏng ở cấp độ nguyên tử nhưng trước đây bị hạn chế về hiệu suất tạo photon. Bằng cách khắc các đường lặp lại ở quy mô nano lên các mảnh này, nhóm đã đạt được các hiệu ứng quang phi tuyến mạnh vượt trội so với các phương pháp truyền thống, đồng thời đơn giản hóa quá trình chế tạo bằng cách sử dụng các công cụ phòng sạch tiêu chuẩn. Đột phá này mở đường cho các thiết bị quang lượng tử nhỏ gọn, có thể tích hợp...