Plattform für Quantentechnologien mit Gold

Wissenschaftler entdeckten eine neue Plattform für Quantentechnologien, indem sie zweidimensionale (2D) Kristalle über Poren in einer Goldplatte aufhängten. Beim Erhitzen fließt das Metall zurück, um eine poröse Struktur zu bilden, und die Goldatome rasten mit den Atomen in der 2D-Schicht darüber ein. Anstatt dass sich Tröpfchen auf der Glasbasis unter dem Gold bildeten, bewirkte die Erwärmung eine Neuorientierung der darunter liegenden Metallplatte. Das Gold wurde durchgehend porös und diese physikalische Veränderung veranlasste die Forscher, andere Nebenwirkungen der Fusion zu testen.

Sie entdeckten auch, dass die Kombination eine große Anzahl von Quantenlichtquellen in einem vorgefertigten Netzwerk erzeugen kann. Die Ausrichtung zwischen Atomschichten kann die Energieübertragung zwischen den Emittern durch das sie verbindende Goldgerüst erleichtern.

Die Forscher bestätigten, dass Licht, das von den 2D-Halbleitern ausgeht, als einzelne Lichtteilchen oder Photonen herauskommt. Diese Emitter können durch die Goldschicht Energie zueinander übertragen. Das Licht scheint auf einen Teil der Probe und die Forscher betrachten das Licht, das an einem anderen Teil austritt. Dies zeigt, wie Energie an einem Punkt in die Goldschicht eingekoppelt, zu einer anderen weit entfernten Quantenemitterstelle weitergeleitet und als sichtbares Licht wieder emittiert werden kann.

Die Fähigkeit, die Energieleitung zu einem Einzelphotonen-Emitter fernzusteuern, macht dies zu einem attraktiven System für die Quantentechnologie. Sensoren sind eine erste Anwendung; sie können die atomar dünnen Membranen nutzen, die über das poröse Metallgerüst gespannt sind.

Während die Forscher diese Arbeit mit einer Goldplatte unter der dünnen Halbleiterschicht durchführten, können andere Metalle genauso reagieren wie Gold. Das Team untersucht weiterhin, wie verschiedene Materialkombinationen und -strukturen einzelne Photonenquellen mit einzigartigen Eigenschaften schaffen können, eine Schlüsselkomponente sicherer Kommunikation.

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