Forskare vid Los Alamos och partners i Frankrike och Tyskland undersöker den ökade potentialen hos kolnanorör som enfotonemitter för kvantinformationsbehandling. Deras analys av framsteg inom området publiceras i veckans upplaga av tidskriften Naturmaterial .

"Vi är särskilt intresserade av framsteg inom nanorörsintegration i fotoniska kaviteter för att manipulera och optimera ljusemissionsegenskaper, sa Stephen Doorn, en av författarna, och en forskare med Los Alamos National Laboratory-webbplatsen för Center for Integrated Nanotechnologies (CINT). "Dessutom, nanorör integrerade i elektroluminescerande enheter kan ge större kontroll över tidpunkten för ljusemission och de kan enkelt integreras i fotoniska strukturer. Vi lyfter fram utvecklingen och fotofysisk undersökning av kolnanorörsdefekter som vägar till rumstemperatur enstaka fotonemitters vid telekomvåglängder."

Teamets översikt togs fram i samarbete med kollegor i Paris (Christophe Voisin) som främjar integrationen av nanorör i fotoniska håligheter för att modifiera sina utsläppshastigheter, och i Karlsruhe (Ralph Krupke) där de integrerar nanorörsbaserade elektroluminescerande enheter med fotoniska vågledarstrukturer. Los Alamos fokus är analysen av nanorörsdefekter för att driva kvantutsläpp till rumstemperatur och telekomvåglängder, han sa.

Som papperet noterar, "Med tillkomsten av höghastighetsinformationsnätverk, ljus har blivit den viktigaste informationsbäraren i världen. . . . Enfotonkällor är en viktig byggsten för en mängd olika teknologier, i säker kvantkommunikationsmetrologi eller kvantberäkningsscheman."

Användningen av enkelväggiga kolnanorör i detta område har varit ett fokus för Los Alamos CINT-teamet, där de utvecklade förmågan att kemiskt modifiera nanorörsstrukturen för att skapa avsiktliga defekter, lokalisera excitoner och kontrollera deras frisättning. Nästa steg, Doorn noterar, involvera integration av nanorören i fotoniska resonatorer, för att ge ökad källljusstyrka och att generera oskiljbara fotoner. "Vi måste skapa enskilda fotoner som inte går att skilja från varandra, och som bygger på vår förmåga att funktionalisera rör som är väl lämpade för enhetsintegrering och att minimera miljöinteraktioner med defektplatserna, " han sa.

"Förutom att definiera den senaste tekniken, vi ville lyfta fram var utmaningarna finns för framtida framsteg och lägga upp några av de som kan vara de mest lovande framtida riktningarna för att gå vidare på detta område. I sista hand, vi hoppas kunna locka fler forskare till detta område, sa Doorn.