摘要：一个研究团队开发了一种用于控制量子发射器的新范式，为在单个光子光流上调节和编码量子光子信息提供了一种新方法。...

美国海军研究实验室（NRL）多学科团队开发了一种用于控制量子发射器的新范式，为在单个光子光流上调节和编码量子光子信息提供了一种新方法。

预计量子光子学有望在经典的光中提供功能，并有望在安全通信，计量，传感和量子信息处理和计算方面取得重大进展。

这些应用对量子发射极（QE）候选者施加了许多要求，包括确定性创建和放置发射极，高度的单光子范围为90-100％，以及控制或调节这种排放的机制。调节这些离散发射器发出的光特征的能力提供了一种机制，可以在单个光子流上编码信息，并在安全通信和基于单个光子源的量子加密方案中应用。这项工作最近发表在ACS纳米。

量子光子学是一项科学技术，它使用量子光学器件用于某些量子效应起着至关重要的作用的应用。它涉及在有可能连贯控制光场单个量子的机制中产生，操纵和检测光。 QE，也称为单个光子发射器，是该技术的关键组成部分。

贝伦德·乔克（Berend Photonic Photonic Circuitt）的二维材料，例如单层二硫化硫化物和杜松子二硫材料，是QES的宿主，其平面原子分层结构可作为量子光子电路的材料平台。” “它们可以很容易地与其他材料和底物集成在一起，而量化宽松与表面的接近性既促进了光的提取，又可以通过外部效应控制发射。”

NRL团队开发了一种非易失性和可逆程序，以控制单层钨硫化物中的单个光子发射（WS₂）将其与铁电材料集成在一起。他们在WS中创建一个发射器₂并能够通过用偏置电压切换铁电偏振来切换高量子光和半古典光线之间的发射。单层WS中的局部发射器₂在铁电膜中的“上域”上发出高量子光，而“下域”的量子散发出半古典光。

“这种新颖的异质结构引入了一种新的范式，用于控制量子发射器，通过将铁电的非挥发性铁从铁质特性与零维原子量表的辐射特性相结合，该特性嵌入了二维WS中₂半导体单层，”琼克说。

研究的样品由WS的单层膜组成₂通过化学蒸气沉积生长，并机械转移到有机铁电聚合物的260纳米膜上，该膜先前已转移到高度掺杂的硅底物上。科学家确定性地创建并将量子发射器放置在WS中₂使用NRL开发和专利的原子力显微镜（AFM）纳米引导技术。

“实现WS之间的亲密接触₂铁电膜至关重要，需要超平滑的铁电膜表面。

Ben Chuang博士说：“有机铁电聚合物是可变形的聚合物。”

NRL材料科学技术部的研究物理学家。 “当删除AFM尖端时，WS₂符合纳米内感的轮廓，局部应变场激活WS中原子尺度缺陷状态的单个光子发射₂。”

对于顶部电触点，然后将石墨转移并部分覆盖WS₂，并使用导电压电显微镜尖端施加偏置电压，以切换WS下方的铁电聚合物的极化₂。

量子发射器是材料科学和量子科学技术的基本基础，预计将维持和增强战士的统治地位。海军科学技术（S＆T）策略断言：“量子科学将通过实现突破性技术，例如更快的计算速度，……强大的加密和创新的传感器来在海军战中发挥关键作用。”国防部副部长办公室（研究与工程）和国防S＆T战略2023既将高级材料和量子科学都确定为关键技术领域。

NRL研究团队由博士后研究员Sungjoon Lee博士组成；研究物理学家Hsun-Jen Chuang博士；凯西·麦克雷里（Kathy McCreary）博士，研究物理学家；材料工程师但丁·奥哈拉（Dante O'Hara）博士； Berend Jonker博士，高级科学家；所有NRL材料S＆T部门； NRL电子S＆T部门的研究物理学家Andrew Yeats博士。