Ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST), lavorando in collaborazione con il Laboratorio di Ricerca Navale, hanno scoperto che una particolare specie di punti quantici che comunemente non si pensava lampeggiassero, fare.
E allora? Bene, sebbene i lampeggi siano brevi, dell'ordine da nanosecondi a millisecondi, anche brevi fluttuazioni possono causare perdite di efficienza che potrebbero causare problemi nell'utilizzo di punti quantici per generare fotoni che spostano le informazioni all'interno di un computer quantistico o tra i nodi di un futuro ad alta sicurezza Internet basato sulle telecomunicazioni quantistiche.
Oltre a dimostrare che i punti lampeggiano, il team suggerisce anche un possibile colpevole.
Gli scienziati hanno considerato i punti quantici di arseniuro di indio e arseniuro di gallio (InAs/GaAs) promettenti come sorgenti di singoli fotoni da utilizzare in diversi sistemi di comunicazione e calcolo futuri basati su tecnologie quantistiche. Rispetto ad altri sistemi, i ricercatori hanno preferito questi punti quantici perché sembravano non lampeggiare e perché possono essere fabbricati direttamente nei tipi di optoelettronica a semiconduttore che si sono sviluppati negli ultimi decenni.
Il team di ricerca del NIST ha anche pensato che questi punti quantici emettessero perfettamente luce costante, finché non ne trovarono uno che stava ovviamente lampeggiando (o era "fluorescente intermittente, " in termini tecnici). Decisero di vedere se riuscivano a trovarne altri che ammiccavano in modo meno ovvio.
Mentre la maggior parte degli esperimenti precedenti ha esaminato i punti in blocco, il team ha testato questi punti come sarebbero stati utilizzati in un dispositivo reale. Utilizzando una tecnica di autocorrelazione fotonica estremamente sensibile per scoprire sottili firme di lampeggiamento, hanno scoperto che i punti lampeggiano su scale temporali che vanno da decine di nanosecondi a centinaia di millisecondi. I loro risultati suggeriscono che la costruzione di strutture fotoniche attorno ai punti quantici, qualcosa che dovresti fare per rendere praticabili molte applicazioni, potrebbe renderli significativamente meno stabili come fonte di luce.
"La maggior parte dei precedenti studi sperimentali sui punti quantici lampeggianti inInAs/GaAs hanno esaminato il loro comportamento dopo che i punti sono stati cresciuti, ma prima che i dispositivi circostanti siano stati fabbricati, "dice Kartik Srinivasan, uno degli autori dello studio. "Però, non vi è alcuna garanzia che un punto quantico non lampeggi dopo la nanofabbricazione di una struttura circostante, che introduce superfici e potenziali difetti entro 100 nanometri dal punto quantico. Stimiamo che l'efficienza radiativa dei punti quantici sia tra circa il 50 e l'80% dopo la fabbricazione delle strutture fotoniche, significativamente inferiore all'efficienza del 100% richiesta dalle applicazioni future."
Secondo Marcelo Davanço, un altro autore dello studio, il lavoro futuro si concentrerà sulla misurazione dei punti sia prima che dopo la fabbricazione del dispositivo per valutare meglio se la fabbricazione è effettivamente una fonte dei difetti che si ritiene causino l'ammiccamento. In definitiva, gli autori sperano di capire quali tipi di geometrie del dispositivo eviteranno di lampeggiare pur incanalando in modo efficiente i fotoni emessi in un canale di trasmissione utile, come una fibra ottica.
Il NIST Center for Nanoscale Science and Technology (CNST) è una struttura nazionale per gli utenti delle nanotecnologie che consente l'innovazione fornendo un rapido accesso agli strumenti necessari per realizzare e misurare le nanostrutture. I ricercatori interessati ad accedere alle tecniche qui descritte oa collaborare al loro sviluppo futuro dovrebbero contattare Kartik Srinivasan.
