扭一扭 二维材料变身人工量子平台

一个国际研究小组在近日出版的《自然》杂志上发表论文称，他们开发出一种新系统，通过堆叠、扭曲两种二维材料，即可实现对单个激子的精确捕捉和操控。研究人员称，该研究成果为开发能精确监测激子的新型实验平台奠定了基础，有望推动量子新技术研发。

激子是与光子相互作用后产生的可移动的电子—空穴对，因具有“信息记录”特性而成为量子信息技术领域的重点研究对象。无论在何种技术应用中利用激子的“信息记录”特性，都需要创建一个系统来捕获单个激子，否则其会随意扩散，导致无法追踪。

此次，由美国华盛顿大学、田纳西大学、橡树岭国家实验室以及中国香港大学物理学家组成的研究小组发现，当把两种单层二维半导体材料———二硒化钼和二硒化钨堆叠在一起并进行扭曲后，会形成一种类似高尔夫球表面纹理的、被称为“莫尔图案”的纳米级“超晶格”结构，其一个个有序排列的陷阱，会在绝对零度以上几摄氏度的温度下，捕获激子。

与过去科学家开发的可捕获几个彼此接近的激子的技术相比，新系统有着明显优势。除在捕获能力上要大大超出旧有手段，能同时捕获数以百计的激子外，新系统还能让科学家对捕获陷阱及其中激子进行精确控制，他们只需改变两种二维材料堆叠的扭曲角度，即可观察到激子中不同的光学性质。例如，在扭曲角度为0和60度的系统中，激子会显示出明显不同的磁矩。

研究人员表示，这种用于对激子进行精确控制的人工量子平台是一个令人激动的系统，将有助于推动新型量子设备的开发。他们希望未来能够系统地研究扭曲角微小变化的影响，更好地调节激子陷阱之间的距离，以便科学家能在激子相互作用时探测它们的量子力学特性。(刘海英)