Forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST), arbetar i samarbete med Naval Research Laboratory, har funnit att en viss art av kvantprickar som man inte trodde blinkade, do.
Än sen då? Väl, även om blinkningarna är korta – i storleksordningen nanosekunder till millisekunder – kan även korta fluktuationer resultera i effektivitetsförluster som kan orsaka problem för att använda kvantpunkter för att generera fotoner som flyttar information runt inuti en kvantdator eller mellan noder i en framtida högsäkerhet internet baserat på kvanttelekommunikation.
Förutom att visa att prickarna blinkar, laget föreslår också en möjlig synder.
Forskare har ansett kvantprickar av indiumarsenid och galliumarsenid (InAs/GaAs) vara lovande som enstaka fotonkällor för användning i olika framtida dator- och kommunikationssystem baserade på kvantteknologi. Jämfört med andra system, forskare har föredragit dessa kvantprickar eftersom de inte verkade blinka och för att de kan tillverkas direkt till de typer av halvledaroptoelektronik som har utvecklats under de senaste decennierna.
NIST-forskarteamet trodde också att dessa kvantprickar avgav konstant ljus perfekt, tills de stötte på en som uppenbarligen blinkade (eller var "fluorescerande intermittent, "i tekniska termer). De bestämde sig för att se om de kunde hitta andra som blinkade på ett mindre uppenbart sätt.
Medan de flesta tidigare experiment undersökte prickarna i bulk, teamet testade dessa prickar eftersom de skulle användas i en verklig enhet. Genom att använda en extremt känslig fotonautokorrelationsteknik för att avslöja subtila tecken på blinkning, de fann att prickarna blinkar över tidsskalor som sträcker sig från tiotals nanosekunder till hundratals millisekunder. Deras resultat tyder på att att bygga fotoniska strukturer runt kvantprickarna – något du måste göra för att göra många applikationer livskraftiga – kan göra dem betydligt mindre stabila som ljuskälla.
"De flesta av de tidigare experimentella studierna av blinkande kvantprickar i InAs/GaAs tittade på deras beteende efter att prickarna har vuxit men innan de omgivande enheterna har tillverkats, " säger Kartik Srinivasan, en av författarna till studien. "Dock, det finns ingen garanti för att en kvantpunkt kommer att förbli icke-blinkande efter nanotillverkning av en omgivande struktur, som introducerar ytor och potentiella defekter inom 100 nanometer från kvantpunkten. Vi uppskattar strålningseffektiviteten för kvantprickarna till mellan cirka 50 och 80 procent efter att de fotoniska strukturerna har tillverkats, betydligt mindre än den 100 procent effektivitet som framtida applikationer kommer att kräva. "
Enligt Marcelo Davanço, en annan författare till studien, framtida arbete kommer att fokusera på att mäta prickar både före och efter tillverkning av enheten för att bättre bedöma om tillverkningen verkligen är en källa till de defekter som man tror kan orsaka blinkning. I sista hand, författarna hoppas kunna förstå vilka typer av enhetsgeometrier som kommer att undvika att blinka medan de fortfarande effektivt kan kanalisera de emitterade fotonerna till en användbar överföringskanal, såsom en optisk fiber.
NIST Center for Nanoscale Science and Technology (CNST) är en nationell nanoteknikanvändaranläggning som möjliggör innovation genom att snabbt ge tillgång till de verktyg som behövs för att göra och mäta nanostrukturer. Forskare som är intresserade av att få tillgång till de tekniker som beskrivs här eller att samarbeta om deras framtida utveckling bör kontakta Kartik Srinivasan.
