IT之家 11 月 17 日消息，紐約市立大學(xué)與得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種新方法，成功使原本不可見(jiàn)量子態(tài)“暗激子”發(fā)光，并能夠在納米級(jí)精度控制其發(fā)射方向。

相關(guān)成果已于 11 月 12 日發(fā)表在《自然-光子學(xué)》（IT之家附 DOI: 10.1038/s41566-025-01788-w），為開(kāi)發(fā)更快速、更緊湊且低能耗的量子通信系統(tǒng)與光子器件鋪平道路。

暗激子是一種存在于超薄半導(dǎo)體材料中的特殊光物質(zhì)狀態(tài)。因其發(fā)光極其微弱，通常難以被探測(cè)。但因其獨(dú)特的光相互作用特性、長(zhǎng)壽命及抗環(huán)境噪聲干擾能力（可減少量子退相干），在量子信息科學(xué)與下一代光子技術(shù)中具有重要價(jià)值。

為了揭示這些難以探測(cè)的光態(tài)，研究人員構(gòu)建了一個(gè)由金納米管與單層二硒化鎢（WSe?）組成的納米光學(xué)腔結(jié)構(gòu)。該材料厚度僅有三個(gè)原子。新結(jié)構(gòu)使暗激子發(fā)光增強(qiáng)約 30 萬(wàn)倍，使研究團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)對(duì)其清晰觀測(cè)與行為控制。

“這項(xiàng)工作證明我們能夠操控以往無(wú)法觸及的光物質(zhì)狀態(tài)”，研究首席科學(xué)家 Andrea Alù 教授表示。他現(xiàn)任紐約市立大學(xué)研究生中心杰出物理學(xué)教授、愛(ài)因斯坦講席教授及高級(jí)科學(xué)研究中心光子學(xué)研究計(jì)劃創(chuàng)始主任，“通過(guò)自由開(kāi)關(guān)這些隱藏態(tài)并以納米精度調(diào)控，我們?yōu)轭嵏残酝苿?dòng)下一代光學(xué)與量子技術(shù)（包括傳感與計(jì)算領(lǐng)域）創(chuàng)造了激動(dòng)人心的機(jī)遇。”

研究團(tuán)隊(duì)還證實(shí)，可通過(guò)電磁場(chǎng)按需調(diào)節(jié)暗激子狀態(tài)，為芯片光子學(xué)、傳感器和量子通信應(yīng)用提供精準(zhǔn)控制。與以往嘗試不同，新方法在創(chuàng)紀(jì)錄地提升光物質(zhì)耦合強(qiáng)度同時(shí)，完整保留了材料固有屬性。

“我們首次觀測(cè)到一類全新的自旋禁戒暗激子，”論文第一作者權(quán)建民（Jiamin Quan）指出，“這只是探索二維材料中更多隱藏量子態(tài)的開(kāi)端?！?/p>

該發(fā)現(xiàn)同時(shí)解決了等離子體結(jié)構(gòu)能否在不改變暗激子本質(zhì)的前提下實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)發(fā)光的長(zhǎng)期爭(zhēng)議。研究者通過(guò)精心設(shè)計(jì)含氮化硼納米夾層的等離子體-激子異質(zhì)結(jié)構(gòu)攻克難題，成功揭示新型暗激子態(tài)。