Ερευνητές από το University of Technology Sydney έδειξαν ότι μια απλή αλλαγή στη γωνία περιστροφής εξαιρετικά λεπτών στρωμάτων υλικού μπορεί να προσφέρει εντυπωσιακό έλεγχο σε κβαντικές πηγές φωτός, ανοίγοντας νέους δρόμους για την ανάπτυξη τεχνολογιών κβαντικής πληροφορίας.
Η μελέτη επικεντρώνεται στο εξα-γωνικό νιτρίδιο του βορίου (hexagonal boron nitride), ένα υλικό που αποτελείται από στρώσεις ατομικού πάχους, οι οποίες μπορούν να ανασηκωθούν, να περιστραφούν και να επανατοποθετηθούν, επιτρέποντας τον ακριβή έλεγχο των οπτικών ιδιοτήτων του.
Πώς το «στρίψιμο» αλλάζει το κβαντικό φως
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η περιστροφή των στρωμάτων μπορεί να μεταβάλει σημαντικά το χρώμα και το μήκος κύματος του φωτός που εκπέμπεται από κβαντικούς εκπομπούς μέσα στο υλικό.
Η μεταβολή αυτή αποδείχθηκε πολύ μεγαλύτερη από ό,τι αναμενόταν, κάτι που υποδηλώνει ότι η γεωμετρική διάταξη των ατομικών στρωμάτων παίζει κρίσιμο ρόλο στον τρόπο με τον οποίο συμπεριφέρονται τα κβαντικά συστήματα.
Ένα επαναρυθμιζόμενο κβαντικό υλικό
Σε αντίθεση με τις περισσότερες μελέτες όπου η γωνία περιστροφής ρυθμίζεται μία φορά και παραμένει σταθερή, οι ερευνητές κατάφεραν να ανασηκώνουν, να περιστρέφουν και να επανατοποθετούν επανειλημμένα τα στρώματα του υλικού.
Αυτό επιτρέπει τη συνεχή προσαρμογή των ιδιοτήτων των κβαντικών εκπομπών, κάτι που δεν είναι δυνατό σε πιο «άκαμπτα» υλικά όπως το διαμάντι ή το καρβίδιο του πυριτίου.
Όπως ανέφερε ο δρ. Angus Gale, η χρήση του ίδιου του στρωματικού χαρακτήρα του υλικού αποτελεί το βασικό πλεονέκτημα, καθώς δίνει τη δυνατότητα στους ερευνητές να ελέγχουν τις ιδιότητες του φωτός με έναν τρόπο που μέχρι τώρα δεν ήταν εφικτός.
Από τις στρώσεις στην κβαντική τεχνολογία
Η αναλογία που χρησιμοποιήθηκε από τους ερευνητές περιγράφει το υλικό σαν «φέτες τυριού», όπου κάθε στρώση μπορεί να διαχωριστεί και να επανασυνδυαστεί με διαφορετικό τρόπο, αλλάζοντας τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους.
Η δυνατότητα αυτή δημιουργεί ένα νέο επίπεδο ελέγχου πάνω σε κβαντικά φαινόμενα, καθώς δύο στρώσεις που από μόνες τους έχουν περιορισμένες ιδιότητες μπορούν, όταν τοποθετηθούν σε συγκεκριμένη γωνία, να δημιουργήσουν ένα εντελώς νέο φυσικό σύστημα.
Προοπτικές για κβαντικούς υπολογιστές και αισθητήρες
Σύμφωνα με τον καθηγητή Igor Aharonovich, η τεχνική αυτή μπορεί να συμβάλει στην εξέλιξη τεχνολογιών όπως οι κβαντικοί υπολογιστές, τα συστήματα κβαντικής επικοινωνίας και οι υπερευαίσθητοι αισθητήρες.
Τέτοιες εφαρμογές θα μπορούσαν να επηρεάσουν πεδία όπως η ιατρική απεικόνιση, η κυβερνοασφάλεια και η πλοήγηση υψηλής ακρίβειας, προσφέροντας πολύ μεγαλύτερο έλεγχο στα θεμελιώδη δομικά στοιχεία των μελλοντικών κβαντικών συστημάτων.
