研究人员发现，扭转六方氮化硼层状片可以显著改变嵌入该材料内部的量子发射体所产生的光。这项技术为有望驱动未来量子计算机、通信系统和传感器的组件，提供了一种意想不到的全新控制水平。
这项进展为科学家提供了一种调谐量子发射体的新方法，量子发射体是微观光源，可能在量子计算、安全通信和超灵敏传感器等未来技术中发挥重要作用。
第一作者安格斯·盖尔博士表示，这项工作为研究人员提供了一种宝贵的新工具，可以使这些量子系统更加实用。
“你可以测量这些量子发射体并看到它们的存在，但很难让它们在实际中工作。这给了我们一个更接近这一目标的手段——向着实现量子技术迈出的一步，”盖尔博士说。
扭转层改变量子光
在实验过程中，盖尔和他的团队发现，扭转材料可以显著改变量子发射体所发射光的颜色和波长。这种变化的幅度尤其值得注意。
大多数研究在特定的扭转角度下制造器件后便不再改变。相比之下，研究人员能够反复拾取、旋转和重新堆叠材料，从而能够持续改变其属性。
“我们利用了这种材料——六方氮化硼——是层状的这一事实。我们可以拾取它、堆叠它、扭转它，并利用这种扭转来调节发射体。对于金刚石或碳化硅等传统材料，你无法真正做到这一点。”
“好处在于，我们利用这个可扭转平台将发射改变了非常显著的幅度，”盖尔说。“通常当你控制这些系统时，操控的幅度非常有限，但在这种情况下，这种改变远超预期。”
“我们没有试图让hBN缺陷表现得像传统的固态基质，而是利用了hBN自身的优势：其薄层状、可扭转的结构。”
六方氮化硼为何与众不同
盖尔将这种材料的结构比作奶酪切片，而不是一整块奶酪。
“对于一整块奶酪，你无法真正尝到中间的味道。但如果是切片，你可以剥离层次，把它们重新组合，并改变它们相互作用的方式，”他说。
由于hBN由极薄的层组成，研究人员可以分离和重组这些层，这是更常规的量子材料无法做到的。
量子技术的新可能性
指导作者伊戈尔·阿哈罗诺维奇教授表示，扭转层状材料的能力尤其令人兴奋，因为它可以揭示全新的物理行为。
“你可以取两层单独存在时作用不大的材料，以特定角度将它们放在一起，突然间你就得到了一个完全不同的系统，”阿哈罗诺维奇教授说。
据阿哈罗诺维奇介绍，这些发现可能有助于推动几种新兴量子技术的发展。
“这些材料最终可用于量子计算通信和量子传感，这将有助于医疗保健、网络安全和改进的GPS等应用；并让我们对实现这些目标所需的构建模块拥有更多控制权。”