Международная группа исследователей из Университета штата Монтана, Колумбийского университета и Исследовательского института Honda достигла значительного прогресса в области квантовых технологий. Учёным удалось создать и исследовать новый тип квантового материала – ультратонкие двумерные наноленты, способные излучать одиночные фотоны света.

Эти уникальные структуры, толщиной всего в один атом и шириной в несколько десятков атомов (что примерно в тысячу раз тоньше человеческого волоса), были синтезированы специалистами Исследовательского института Honda. Наноленты, созданные из молибдена и вольфрама, размещались на специальных поверхностях, разработанных командой Колумбийского университета для стимуляции фотонного излучения.

Нанолисты дисульфида молибдена (MoS2), выращенные на поверхности фторированной слюды. Источник: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-54413-9

«Когда команды из Колумбийского университета и Honda обратились к нам, мы с энтузиазмом взялись за исследование новой системы», – рассказывает Николас Борис, доцент кафедры физики Университета штата Монтана и заместитель директора квантового центра MonArk NSF. По его словам, первые эксперименты показали, что микроскопические участки материала способны излучать одиночные фотоны света, что послужило толчком к дальнейшему развитию системы.

Исследователи отмечают, что хотя способность излучать одиночные фотоны была известна для больших листов двумерных материалов, это первая демонстрация такого явления в существенно меньших ленточных структурах. Важно подчеркнуть, что команде удалось не только получить излучение одиночных фотонов, но и закодировать в них информацию, что открывает перспективы для создания защищённых квантовых коммуникационных систем.

Главный научный сотрудник Honda Аветик Арутюнян подчёркивает: «Наша технология открывает новый путь для синтеза квантовых нанолент с точным контролем ширины, используя их уникальные механические и электронные свойства в качестве источника одиночных фотонов для реализации защищённой квантовой связи».

Особенность такой квантовой коммуникации заключается в том, что любая попытка перехвата сообщений неизбежно вмешается в квантовые состояния, что немедленно обнаружится получателем информации. Исследователи продолжают работу над преодолением технических сложностей, связанных с промышленным применением технологии, включая разработку электрического переключателя для контроля излучения фотонов.

Подробнее на iXBT