碳纳米管光学器件提供基于光学的量子密码学和量子计算

洛斯阿拉莫斯的研究人员以及法国和德国的合作伙伴正在探索碳纳米管作为量子信息处理的单光子发射器的增强潜力。他们对该领域进展的分析发表在本周的“ 自然材料 ”杂志上。

“我们对纳米管集成到光子腔中以推进和优化光发射特性方面的进展特别感兴趣，”作者之一Stephen Doorn说道，他是洛克阿拉莫斯国家实验室综合纳米技术中心的科学家(CINT) )。“此外，集成到电致发光器件中的纳米管可以提供对光发射时间的更大控制，并且它们可以可行地集成到光子结构中。我们强调碳纳米管缺陷态的发展和光物理探测作为室温单光子发射器的路径电信波长。“

该团队的概述是与巴黎的同事(Christophe Voisin)合作制作的，他们正在推动将纳米管整合到光子腔中以改变其发射率，并在卡尔斯鲁厄(Ralph Krupke)将纳米管基电致发光器件与光子波导整合在一起结构。他说，洛斯阿拉莫斯的重点是分析纳米管缺陷，将量子发射推向室温和电信波长。

正如本文所指出的那样，“随着高速信息网络的出现，光已成为全球主要的信息载体......单光子源是各种技术的关键构件，在安全量子通信计量或量子方面计算方案。“

单壁碳纳米管在该领域的应用一直是Los Alamos CINT团队关注的焦点，他们开发了化学修饰纳米管结构以产生故意缺陷，定位激子和控制其释放的能力。Doorn指出，接下来的步骤涉及将纳米管集成到光子谐振器中，以提供增加的光源亮度并产生难以区分的光子。“我们需要创造出彼此无法区分的单光子，这依赖于我们能够对非常适合设备集成的管子进行功能化，并最大限度地减少与缺陷部位的环境相互作用，”他说。

“除了确定最新技术水平外，我们还想强调未来发展面临的挑战，并列出一些可能是未来最有前途的方向。最终，我们希望吸引更多的研究人员进入这个领域，“多恩说。