这种超材料就是分层的银和钛氧化物,还有一些微小组分,称为量子点,会极大地改变光的属性。光会成为“双曲线”,从而增加量子点的光输出。
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这种材料可以用于太阳能电池,发光二极管和量子信息处理,计算能力远远超过今天的电脑。 " S/ e% @& y$ R" y+ M% a
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“使用超材料,改变表面的拓扑结构,这就带来了全新的光控方法,”伊夫杰尼 纳里马诺夫(Evgenii Narimanov)说,他是普渡大学(Purdue University)电气和计算机工程副教授。 9 X6 `1 h# @6 {0 q8 \
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详细研究结果在4月13日发表在《科学》杂志上的研究论文,题为《拓扑结构转换的超材料》(Topological Transitions in Metamaterials)。 4 a8 V* b8 Y/ Z
: A# F% n2 `! B% |$ [1 X( M+ y 这种超材料可以使用单光子,就是这种微小的粒子构成光,在未来的计算机中,可以用它来进行交换和路由。虽然使用光子会大大加快计算机和通信,但是,传统的光子器件不能小型化,因为光的波长是太大,无法适应所需的微小元件,用于集成电路。 D) v" c1 i/ C @
7 \0 c0 i# ?( s3 z7 S- Q+ W6 M “例如,电信使用的波长为1.55微米,这就比今天的微电子大了约1000倍,”纳里马诺夫说。
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' [, q6 P( x" d6 ?# I% p# p4 J, @ 他说,但是,纳米结构的超材料可以减少光子的尺寸和光的波长,从而创造新型纳米光子器件。 8 t( a8 m8 j/ J
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这项研究是一项合作,研究人员来纽约市立大学昆斯学院(CUNY:Queens and City Colleges of City University of New York),普渡大学和阿尔伯塔大学(University of Alberta)。实验研究是由纽约市立大学的研究小组领导的,而理论工作是在普渡大学和阿尔伯塔大学进行。 1 y' S+ ]) `6 ?: v9 C G3 \. \9 V
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科学论文的作者是纽约市立大学的研究人员哈里什N.S. 克里希纳木提(Harish N.S. Krishnamoorthy),维诺德M. 梅农和(Vinod M. Menon),以及伊洛娜 克莱奇玛(Ilona Kretzschmar);阿尔伯塔大学研究人员祖宾 雅各布(Zubin Jacob)和纳里马诺夫。祖宾以前是普渡大学博士生,与纳里马诺夫一起工作。
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这种方法有助于研究人员开发“量子信息系统”,这种系统强大得多,远远超过今天的电脑。这种量子计算机会利用量子理论所描述的一种现象,就是所谓的“纠缠”。不是只有一和零的状态,而是有许多可能的“纠缠量子态”存在于其间。
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这项研究资金来自国家科学基金会(National Science Foundation)和美国陆军研究办公室(U.S. Army Research Office)。
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