扭曲二维材料创造出可以推进量子计算机的人造原子

罗切斯特大学的研究人员通过取两片只有一个原子厚的特殊材料并以高角度扭曲它们，揭示了可用于量子计算机和其他量子技术的独特光学特性

在《纳米快报》发表的一项新研究中，研究人员表明，精确分层纳米薄材料会产生激子——本质上是人造原子——可以充当量子信息位或量子位

Marie C.Wilson和Joseph C.Wilson光学物理学教授Nickolas Vamivakas说：“如果我们只使用这种材料的单层，这些暗激子就不会与光相互作用。”。“通过做出重大改变，它打开了我们可以光学控制的材料中的人造原子，但它们仍然不受环境的影响。”

Moiré更少

这项工作建立在2010年诺贝尔奖获得者的发现之上，即剥离碳直到它到达单层原子，会产生一种新的二维（2D）材料，称为石墨烯，具有特殊的量子特性

此后，科学家们探索了石墨烯和其他二维材料的光学和电学性质在相互叠加并以非常小的角度扭曲时是如何变化的，这被称为莫尔超晶格。例如，当石墨烯以1.1度的“神奇”角度扭曲时，它会产生特殊的图案，从而产生超导等特性

但罗切斯特光学研究所和物理与天文学系的科学家们采取了不同的方法。他们使用二硒化钼，一种比石墨烯更易变的二维材料，并以高达40度的更高角度扭曲它。尽管如此，研究人员发现扭曲的单层产生的激子在被光激活时能够保留信息

“这对我们来说非常令人惊讶，”光学博士候选人Arnab Barman Ray说。“二硒化钼臭名昭著，因为莫尔材料家族中的其他材料显示出更好的信息保持能力。我们认为，如果我们以这些大角度使用这些其他材料，它们可能会更好地工作。”

该团队认为这是朝着新型量子器件迈出的重要一步

Vamivakas说：“未来，我们希望这些人造原子可以像量子网络中的存储器或节点一样使用，或者放入光学腔中制造量子材料。”。“这些可能是下一代激光器等设备的支柱，甚至是模拟量子物理的工具。”