Новый класс универсальных высокопроизводительных квантовых точек, предназначенных для медицинской визуализации и квантовых вычислений

Новый класс квантовых точек обеспечивает стабильный поток одиночных спектрально настраиваемых инфракрасных фотонов в условиях окружающей среды и при комнатной температуре, в отличие от других излучателей одиночных фотонов. Этот прорыв открывает ряд практических й, включая квантовую связь, квантовую метрологию, медицинскую визуализацию и диагностику, а также подпольную маркировку.


«Демонстрация высокой чистоты однофотонов в инфракрасном диапазоне имеет немедленную полезность в таких областях, как квантовое распределение ключей для безопасной связи», – сказал Виктор Климов, ведущий автор статьи, опубликованной сегодня в Природа Нанотехнологии ученых Лос-Аламосской национальной лаборатории.

Команда из Лос-Аламоса разработала элегантный подход к у структур коллоидных наночастиц, полученных из их предыдущей работы по излучателям видимого света на основе ядра из селенида кадмия, заключенного в оболочку из сульфида кадмия. Вставив прослойку из сульфида ртути на границе раздела ядро ​​/ , команда превратила квантовые точки в высокоэффективные излучатели инфракрасного света, которые можно настраивать на определенную длину волны.

«Этот новый синтез обеспечивает высокоточный контроль на атомном уровне толщины излучающей прослойки сульфида ртути. Изменяя ее с шагом в один атомный слой, мы можем настраивать длину волны излучаемого света дискретными квантованными скачками и далее регулировать его более непрерывно, регулируя размер вины из селенида кадмия », – сказал Владимир Саевич, ведущий химик этого проекта.

Эти новые структуры намного превосходят существующие квантовые точки ближнего инфракрасного диапазона, эти новые структуры демонстрируют “немигающее” излучение на уровне одной точки, почти идеальную однофотонную чистоту при комнатной температуре (которая дает “квантовый свет”) и высокую скорость излучения. Они очень хорошо работают как при оптическом, так и при электрическом возбуждении.

Одиночные фотоны можно использовать в качестве ов в квантовых вычислениях. В приложении кибери одиночные фотоны могут защитить ную сеть с помощью квантового распределения ключей, что обеспечивает максимальную без с помощью «неразрывных» квантовых протоколов.

Био – еще одно важное приложение. Длина волны излучения недавно разработанных квантовых точек находится в пределах окна биопрозрачности в ближнем инфракрасном диапазоне, что делает их хорошо подходящими для визуализации глубоких тканей.

Люди не могут видеть инфракрасный свет, но многие современные технологии полагаются на него, от приборов ночного видения и дистанционного ирования до телекоммуникаций и биомедицинской визуализации. Инфракрасный свет также играет важную роль в новых квантовых технологиях, основанных на двойственности световых частиц или фотонов, которые также могут вести себя как волны. Для использования этого квантового свойства требуются источники «квантового света», излучающие свет в форме отдельных квантов или фотонов.

«Существует также классный химический элемент в достижении точности одноатомного слоя при создании этих точек», – сказал Зак Робинсон, участник проекта, специализирующегося на спектроскопии квантовых точек. «Толщина прослойки излучающего сульфида ртути одинакова для всех точек в образцах. Это очень уникально, особенно для материала, изготовленного химическим способом в химическом стакане».