光物质相互作用揭示了量子信息技术的新范式

由DGIST化学物理系的Jaedong Lee教授领导的一个研究小组介绍了一种新的量子态和一种利用激子和Floquet态提取和控制量子信息的开创性机制。该团队与UNIST物理系的Noejung Park教授合作,首次展示了二维半导体中光物质相互作用产生的激子和Floquet态的形成和合成过程。

这项研究于10月发表在《纳米快报》上,通过纠缠实时捕获量子信息,为这些材料中的激子形成过程提供了有价值的见解,从而推进了量子信息技术的发展。与传统的三维固体不同,由于热影响,量子相干性难以保持,二维半导体的激子和导带的能级由于较弱的屏蔽效应而保持不同,从而在较长的时间内保持相干性。这种区别使得二维半导体有望开发量子信息器件。然而,到目前为止,人们对激子形成过程中电子的相干和退相干机制知之甚少。

通过在二维半导体材料上使用时间分辨角分辨光电子能谱进行理论计算,李教授的团队证实,激子的形成与Floquet态的产生相吻合,从而产生了一个新的量子态。此外,他们还确定了量子纠缠在这种状态下发生的机制,并提出了一种提取、展开和控制量子信息的实时方法。DGIST化学物理系的Jaedong Lee教授说:“我们发现了一种新的量子态,即激子Floquet合成态,并提出了一种量子纠缠和量子信息提取的新机制。

这有望推动二维半导体中的量子信息技术研究。”UNIST的Noejung Park教授补充道:“这项研究为包括量子计算机在内的量子信息技术树立了一个新的范式,标志着其实现的一个重要里程碑。”