醫(yī)學成像和量子計算的新型多功能

新墨西哥州洛斯阿拉莫斯，2021年3月25日——與其他單光子發(fā)射器不同，這種新型量子點可以在環(huán)境條件和室溫下穩(wěn)定地發(fā)射光譜可調(diào)的單光譜紅外光子流。這一突破開辟了一系列實際應用，包括量子通信、量子計量、醫(yī)學成像與診斷、秘密標記等。

洛斯阿拉莫斯國家實驗室的科學家今天在《自然納米技術》發(fā)表的論文的主要作者Victor kerimov說：“紅外中單光子純度高的證明在量子密鑰分發(fā)等領域具有直接的實用性，用于安全通信?！?

洛斯阿拉莫斯團隊開發(fā)了一種優(yōu)雅的方法，基于硫化鎘外殼中硒化鎘的核心，在可見光發(fā)射器上合成膠體納米粒子。通過在核/殼界面插入一層硫化汞中間層，該團隊將量子點變成了高效的紅外發(fā)射器，可以調(diào)諧到特定的波長。

“這種新的合成技術可以在原子水平上高精度地控制硫化汞中間層的厚度。該項目的首席化學家弗拉基米爾薩耶維奇(Vladimir Sayevich)說：“通過以單個原子層的增量進行改變，我們可以在離散的定量躍遷中調(diào)整發(fā)射光的波長，并通過調(diào)整硒化鎘核心的大小，以更連續(xù)的方式進一步調(diào)整它。

這些新結構遠優(yōu)于現(xiàn)有的近紅外量子點，在單點水平上表現(xiàn)出“無閃爍”發(fā)射，在室溫下具有近乎完美的單光子純度(產(chǎn)生“量子光”)，發(fā)射速度快。它們在光和電激發(fā)下表現(xiàn)非常好。

單光子可以作為量子計算中的量子比特。在網(wǎng)絡安全應用中，單個光子可以通過量子密鑰分發(fā)來保護計算機網(wǎng)絡，而量子密鑰分發(fā)則通過“牢不可破”的量子協(xié)議提供終極安全。

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