太厲害了吧？製造出「人工原子」可在室溫下運行工作！

在俄勒岡大學物理學家本·阿勒曼新發表的一項發現幫助下，超級安全的在線通訊距離成功又近了一步。阿勒曼是英國國家光學、分子和量子科學中心的成員，他已經製造出能在室溫環境條件下工作的人造原子（人工原子）。這項發表在《納米快報》(Nano Letters)上的研究，可能是開發安全量子通信網路和全光量子計算的一大步。同時也是UO材料科學研究所成員的阿勒曼說：最大的突破是，我們發現了一種簡單、可擴展的方法，可以將人工原子納米級組裝到微晶元上，而且這種人工原子可以在空氣和室溫下工作。

人造原子將使許多新的、強大的技術成為可能，在未來，它們可以用於更安全、更安全、完全私密的通信，以及功能強大得多的計算機，這些計算機可以設計救命藥物，並幫助科學家通過量子計算對宇宙有更深入的了解。阿勒曼實驗室的博士生研究員喬舒亞·齊格勒(Joshua Ziegler)和同事們在一張六邊形氮化硼的二維薄片上鑽了500納米寬、4納米深的孔，這種薄片因其白色的顏色和原子厚度也被稱為白色石墨烯。為了鑽這些洞，研究小組採用了一種類似於壓力沖洗的過程，但不是用水射流，而是用聚焦的離子束在白色石墨烯上蝕刻圓圈。

然後將這種材料在氧氣中高溫加熱以去除殘留物。利用光學共聚焦顯微鏡，齊格勒接著觀察了來自鑽取區域的微小光點。在用光子計數技術分析了這些光之後，發現這些單個的亮點正在以儘可能低的水平發出光：一次一個光子。這些有圖案的亮點是人造原子，它們具有許多與真實原子相同的特性，比如單光子發射。隨著該項目的成功，UO現在在量子研究中開發這類材料方面處於領先地位，這讓阿勒曼的臉上露出了笑容，當他在2013年加入UO時，他曾計劃在白色石墨烯中製造人工原子。

然而，在阿勒曼開始自己的研究之前，另一個大學團隊在白色石墨烯薄片中發現了人工原子。然後，阿勒曼試圖在這一發現的基礎上更進一步，製造人造原子是利用它們作為量子光子電路中單個粒子光源的第一步。其研究工作提供了一個單光子源，它可以作為量子信息的載體或量子位元。對這些資源進行了模式化，在想要的地方創造出我們想要的數量。把這些單個光子發射器打造成微晶元上的電路或網路，這樣它們就可以彼此「交談」，或者與其他現有的量子位元交談，比如固態自旋或超導電路量子位元。

博科園-科學科普｜研究/來自: 俄勒岡大學/Jim Barlow

參考期刊文獻:《納米快報》

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00357

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