Badacze z DGIST i UNIST odkryli nowy stan kwantowy, stan syntezy ekscytonu-Floqueta, umożliwiający kontrolę informacji kwantowej w czasie rzeczywistym w dwuwymiarowych półprzewodniki.
Zespół badawczy kierowany przez profesora Jaedonga Lee z Wydziału Fizyki Chemicznej DGIST (prezes Kunwoo Lee) odkrył przełomowy stan kwantowy oraz innowacyjny mechanizm wydobywania informacji kwantowej i manipulowania nią poprzez stany ekscytonu i Floqueta.
Współpracując z profesorem Noejung Parkiem z Wydziału Fizyki UNIST (prezes Chongrae Park), zespół po raz pierwszy zademonstrował proces powstawania i syntezy stanów ekscytonu i stanów Floqueta, które powstają w wyniku interakcji światło-materia w dwuwymiarowych półprzewodnikach. W badaniu tym rejestrowane są informacje kwantowe w czasie rzeczywistym, rozwijające się w wyniku splątania, dostarczając cennych informacji na temat procesu powstawania ekscytonów w tych materiałach, przyczyniając się w ten sposób do rozwoju technologii informacji kwantowej.
Zalety półprzewodników dwuwymiarowych
W przeciwieństwie do tradycyjnych trójwymiarowych ciał stałych, gdzie spójność kwantowa jest trudna do utrzymania ze względu na wpływy termiczne, dwuwymiarowe półprzewodniki charakteryzują się poziomami energii ekscytonów i pasm przewodnictwa, które pozostają odrębne ze względu na słabsze efekty ekranowania, zachowując w ten sposób spójność przez dłuższy czas. To rozróżnienie sprawia, że dwuwymiarowe półprzewodniki są obiecujące w opracowywaniu kwantowych urządzeń informacyjnych. Jednak jak dotąd mechanizmy koherencji i dekoherencji elektronów podczas tworzenia ekscytonów były słabo poznane.
Poprzez obliczenia teoretyczne z wykorzystaniem czasowo-rozdzielczej spektroskopii fotoelektronów z rozdzielczością kątową na dwuwymiarowych materiałach półprzewodnikowych zespół profesora Lee potwierdził, że powstawanie ekscytonów zbiega się z utworzeniem stanu Floqueta, tworząc połączony nowy stan kwantowy. Ponadto zidentyfikowali mechanizm, dzięki któremu w tym stanie zachodzi splątanie kwantowe, i zaproponowali metodę uzyskiwania, rozwijania i kontrolowania informacji kwantowej w czasie rzeczywistym.
Profesor Jaedong Lee z Wydziału Fizyki Chemicznej DGIST skomentował: „Odkryliśmy nowy stan kwantowy, znany jako stan syntezy ekscytonu-Floqueta i zaproponowaliśmy nowatorski mechanizm splątania kwantowego i ekstrakcji informacji kwantowej. Oczekuje się, że przyspieszy to badania w zakresie technologii informacji kwantowej w zakresie dwuwymiarowych półprzewodników”. Profesor Noejung Park z UNIST dodał: „Badania te wyznaczają nowy paradygmat dla kwantowej technologii informacyjnej, w tym komputerów kwantowych, stanowiąc ważny kamień milowy w jej urzeczywistnieniu”.
Odniesienie: „Novel Quantum States of Exciton-Floquet Composites: Electron-Hole Entanglement and Information”, Hyosub Park, Noejung Park i JaeDong Lee, 9 października 2024 r., Nanolitery.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c03100
Badania otrzymały dofinansowanie z programu wsparcia badaczy w średnim wieku Korea Research Foundation oraz międzynarodowego wspólnego projektu badawczego DGIST.
