Các nhà khoa học giải mã mã nguyên tử đằng sau các nguồn phát quang tử đơn photon

Các nhà khoa học đã đạt được bước đột phá quan trọng trong việc hiểu và kiểm soát các nguồn phát quang lượng tử đơn photon—những nguồn sáng kích thước nguyên tử cực nhỏ, đóng vai trò then chốt cho các công nghệ lượng tử tương lai như tính toán lượng tử, truyền thông an toàn và cảm biến nhạy bén. Các nguồn phát quang lượng tử này phát ra ánh sáng từng photon một, nhưng nguồn gốc nguyên tử của chúng trước đây rất khó quan sát và liên kết trực tiếp với hành vi quang học. Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne đã vượt qua thách thức này bằng cách sử dụng một thiết bị mới gọi là QuEEN-M, kết hợp hình ảnh độ phân giải nguyên tử với phổ phát quang cathodoluminescence. Điều này cho phép họ đồng thời xác định chính xác các khuyết tật nguyên tử trong các tinh thể boron nitride lục giác siêu mỏng chịu trách nhiệm cho phát xạ photon đơn. Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng việc xoắn các lớp boron nitride lục giác ở các góc cụ thể tạo ra “giao diện xoắn” làm tăng tín hiệu phát sáng lên đến 120 lần, cho phép định vị các nguồn phát với độ chính xác nanomet. Họ đã xác định cấu trúc nguyên tử của một nguồn phát quang lượng tử màu xanh là một cặp nguyên tử cacbon—hai nguyên tử cacbon xếp chồng theo chiều dọc trong mạng tinh thể.