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适用于医学成像与量子计算的新型多功能

新墨西哥州洛斯阿拉莫斯,2021年3月25日-与其他单光子发射器不同,新型的量子点在环境条件和室温下可稳定地发射可光谱调谐的单光谱红外光子流。这一突破打开了一系列实际应用,包括量子通信,量子计量,医学成像和诊​​断以及秘密标记。

洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家今天在《自然纳米技术》上发表的论文的主要作者维克托·克里莫夫说:“红外中高单光子纯度的证明在诸如安全通信的量子密钥分配等领域具有直接的实用性。”

Los Alamos团队开发了一种优雅的方法,可以基于硫化镉壳中硒化镉的核心,将可见光发射器上的胶体纳米颗粒结构进行合成。通过在核/壳界面处插入硫化汞中间层,该团队将量子点变成了可以被调谐到特定波长的高效红外光发射器。

“这种新的合成技术可以对发射的硫化汞中间层的厚度进行高度精确的原子级控制。通过以单个原子层的增量进行更改,我们可以在离散的量化跃迁中调节发射光的波长,并进一步通过调整硒化镉芯的尺寸以更连续的方式对其进行调整,”该项目的首席化学家弗拉基米尔·赛义维奇(Vladimir Sayevich)说。

这些新结构远远优于现有的近红外量子点,在单点水平上显示出“无闪烁”发射,在室温下(产生“量子光”)具有近乎完美的单光子纯度,并且发射速度快。它们在光和电激发下表现都非常好。

单光子可以用作量子计算中的量子位。在网络安全应用程序中,单光子可以通过量子密钥分发保护计算机网络,而量子密钥分发则通过“牢不可破”的量子协议提供了最终的安全性。

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