二硫化鎢手性光源設備在量子信息處理領域的應用

作爲層狀過渡金屬硫化物半導體材料的典型代表，二硫化鎢（WS2）因有良好的電化學性能，而深受日本科學家的高度青睞。據中鎢在綫瞭解，WS2手性光源設備能在沒有磁場和常溫的條件下産生環形偏振光，還可以通過電場控制改變其偏振手性，這對量子信息處理領域的發展具有重要意義。

隨著量子信息的快速發展，各種不同的物理系統也隨之而出。光學系統中的偏振光子可以作爲飛行的量子比特，携帶量子信息，適用于遠程量子通信；電子系統中的自由電子具有電荷和自旋兩個自由度，對電荷的測量不會影響到電子的自旋，而固態系統中的半導體量子點體系具有可集成性和可擴展性的優點。

在量子信息處理的過程中，信息先是存儲在電子上，再通過與物質的互動産生承載數據的光子。而值得一說的是，研究員發現電子在圍繞原子轉動所形成的能量帶在局部具有一種像“山谷”一樣的區域，這個區域也可以儲存數據，就是現在的“穀電子學”研究。這些電子與特定的發光材料互動，可以生成帶有不同手性的穀偏振光，它可以用來存儲大量數據。然而，受現有技術的限制，谷偏振光很難生成，不僅需要磁鐵，還要在很低的溫度下才能完成。

爲了解决上述的問題，日本名古屋大學研究者發明了一個設備，發現在常溫下通過施加張力這個設備即可産生穀偏振光，幷能很好地控制轉換其光綫偏振的手性。具體操作如下：在藍寶石底襯上塗上一層WS2半導體材料，再蓋上一層離子凝膠膜，後把兩個電極分別放在這個設備的兩端，幷施加一個電壓。現象是設備先産生一個電場，後産生光束。

檢測顯示，這個設備上因合成的工藝而自然造成緊綳的區域，在常溫到193℃的範圍內，都可以産生偏振光；而沒有形成緊綳效果的區域，就需要在很低的溫度下才能産生偏振光。

于是，研究人員造了一個彎曲的支架，把二硫化鎢設備貼在塑料底襯上面，從而讓整個設備形成緊綳的狀態。這種狀態能促使電流朝著和張力相同的方向流動，在常溫下就可産生了穀偏振光。如果向這個設備施加一個電場，則會改變其發光的手性。

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