二硫化钨手性光源设备在量子信息处理领域的应用

作为层状过渡金属硫化物半导体材料的典型代表，二硫化钨（WS2）因有良好的电化学性能，而深受日本科学家的高度青睐。据中钨在线了解，WS2手性光源设备能在没有磁场和常温的条件下产生环形偏振光，还可以通过电场控制改变其偏振手性，这对量子信息处理领域的发展具有重要意义。

随着量子信息的快速发展，各种不同的物理系统也随之而出。光学系统中的偏振光子可以作为飞行的量子比特，携带量子信息，适用于远程量子通信；电子系统中的自由电子具有电荷和自旋两个自由度，对电荷的测量不会影响到电子的自旋，而固态系统中的半导体量子点体系具有可集成性和可扩展性的优点。

在量子信息处理的过程中，信息先是存储在电子上，再通过与物质的互动产生承载数据的光子。而值得一说的是，研究员发现电子在围绕原子转动所形成的能量带在局部具有一种像“山谷”一样的区域，这个区域也可以储存数据，就是现在的“谷电子学”研究。这些电子与特定的发光材料互动，可以生成带有不同手性的谷偏振光，它可以用来存储大量数据。然而，受现有技术的限制，谷偏振光很难生成，不仅需要磁铁，还要在很低的温度下才能完成。

为了解决上述的问题，日本名古屋大学研究者发明了一个设备，发现在常温下通过施加张力这个设备即可产生谷偏振光，幷能很好地控制转换其光线偏振的手性。具体操作如下：在蓝宝石底衬上涂上一层WS2半导体材料，再盖上一层离子凝胶膜，后把两个电极分别放在这个设备的两端，幷施加一个电压。现象是设备先产生一个电场，后产生光束。

检测显示，这个设备上因合成的工艺而自然造成紧绷的区域，在常温到193℃的范围内，都可以产生偏振光；而没有形成紧绷效果的区域，就需要在很低的温度下才能产生偏振光。

于是，研究人员造了一个弯曲的支架，把二硫化钨设备贴在塑料底衬上面，从而让整个设备形成紧绷的状态。这种状态能促使电流朝着和张力相同的方向流动，在常温下就可产生了谷偏振光。如果向这个设备施加一个电场，则会改变其发光的手性。

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