量子点阵列可能导致高效的功率器件

由密歇根大学领导的研究人员的国际团队发现了与单一光子的发送和接收信息的新路径。他们的实验证明了使用称为非线性的效果来修改和检测极弱的光信号的可能性，利用对量子系统的不同变化来推进下一代计算。

如今，由于基于硅基电子的信息技术通过加热和能耗越来越省流，非线性光学器件处于激烈的调查中作为潜在的解决方案。量子蛋纸盒捕获并释放光子，同时支持“激发”的量子状态，同时它具有额外的能量。随着系统中的能量升起，它的能量越大，以实现下一个激动的状态 - 这是非线性。

“研究人员想知道可检测的非线性效应是否可以在极低的功率水平上维持到单独的光子。本文本质上的物理学和高级作者汇鹏表示，这将使我们归功于电力消耗的基本下限。““我们展示了一种新型的混合状态，使我们带来该制度，通过一系列量子点连接光和物质。

量子点阵列设计

物理学家和工程师使用一种新的半导体来创造像蛋纸盒一样排列的量子点。量子点基本上是微小的结构，可以隔离和限制单个量子颗粒，例如电子和其他陌生人的东西。这些点是蛋纸盒中的口袋。在这种情况下，它们限制了激子，由电子和“孔”组成的准粒子。当半导体中的电子踢进更高的能带时，出现一个孔，在其通常的位置留下正电荷。如果孔在其并行能带中将电子阴影阴影，则两者被认为是单个实体，激子。

在传统的装置中 - 几乎没有非线性 - 激子乐队漫游，几乎没有互相相遇。在没有研究人员注意到材料特性的同时，这些材料可以含有许多相同的激子。

然而，如果激子被限制在量子点上，则无法将第二个相同的激子放入同一个口袋中。如果你想在那里拿到另一个，你需要一个具有更高能量的激子，这意味着你需要更高的能量光子来制作它。这称为量子封锁，这是非线性的原因。

典型的量子点只是跨越少数原子 - 它们不在可用的范围内。作为一个解决方案，邓小平的团队创造了一系列量子点，一次贡献了非线性。

该团队生产了这种蛋纸盒能量景观，具有两片半导体，被认为是二维材料，因为它们是由单个分子层制成的，只有几个原子厚。2D半导体具有与较大块的量子特性。一片鳞片钨二硫化物，另一片是钼五烯化物。在其原子晶格之间铺设大约56.5度的角度，两个交织的电子结构产生了更大的电子格子，袋跨越10个原子。

为了使2D半导体内的量子点阵列被控制为灯光，团队通过在底部制作一个镜子，将半导体放在上面，然后在顶部铺设第二镜子半导体。

“你需要非常紧密地控制厚度，使半导体在光场的最大值最大，”张朗，邓小平实验室的博士后研究员和纸上的第一作者。

与嵌入在镜像的“腔”中嵌入的量子蛋纸盒，使能红色激光激光共振，该团队观察到另一个量子状态的形成，称为Polariton。Polaritons是激子的混合体和腔体中的光。这证实了所有量子点在音乐会中与光相互作用。在这个系统中，邓小平的团队表明，将一些激动人置于纸箱中导致了极化的能量展示非线性的可测量变化，并显示出量子封闭式发生。

“工程师可以使用这种非线性来辨别沉积在系统中的能量，可能会使单一光子的能量下降，这使得系统具有超低能量开关的系统，”邓说。

交换机是实现超级电力计算所需的设备之一，它们可以内置于更复杂的盖茨。

“邓教授的研究描述了Polariton，美国军队战斗能力发展指挥的军队研究实验室的陆军研究办公室的项目经理Michael Gerhold，Phd表示，Polariton的非线性如何量身定制。“对极性子的控制旨在将来用于超低能量计算和信息处理的未来集成光子，可用于视觉系统，自然语言处理或自主机器人的神经胸处理。”

量子封锁还表示类似的系统可能用于Qubits，用于量子信息处理的构建块。一个前向路径是如何弄清楚如何将阵列中的每个量子点作为单独的qubit解决。另一种方式是实现Polariton封锁，类似于这里看到的激子封锁。在此版本中，激子阵列，与光波谐振，将是Qubit。

在这些方式中使用，新的“2D”半导体具有使量子器件直至室温，而不是液态氮气或液氦的极端寒冷。

“We are coming to the end of Moore’s Law,” said Steve Forrest, the Peter A. Franken Distinguished University Professor of Electrical Engineering and co-author of the paper, referring to the trend of the density of transistors on a chip doubling every two years. “Two dimensional materials have many exciting electronic and optical properties that may, in fact, lead us to that land beyond silicon.”

- 由Chris Vavra，Web Content Manager编辑，控制工程，CFE媒体和技术，cvavra@cfemedia.com.。