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  据美国物理学家组织网12月21日报道,丹麦科技大学光电工程系(DTU)量子光学研究小组和哥本哈根大学尼尔斯·波尔研究所的科学家共同发现,固体光子发射器发出的光,也就是所谓的量子点并不是点,这与科学家以前一直认识的不同,这让科学界非常吃惊。新发现可能有助于改进量子信息设备的效率,该研究发表在19日出版的《自然·物理学》杂志上。

  目前,科学家能够制造和定制高效的、每次发射一个光子(光线的基本组成单元)的光源发射器。科学家将这样的发射器称为量子点,其包含数千个原子。以前,科学家认为,量子点是三个维度的尺寸都在100纳米以下,外观恰似一很小的点状物。但现在科学家发现,量子点不能被描述成光线的点源,因此,科学家得出了一个令人吃惊的结论:量子点不是点。

  科学家在实验中将量子点放置在一面金属镜子附近,并记录了量子点发射出来的光子的情况。不管是否上下翻转,光线的点源(光子)都应该拥有同样的性质,科学家认为量子点也会出现这种情况。但结果表明,情况并非如此,科学家发现,量子点的方位不同,其发射出的光子数也不同。

  这个实验性的发现同新的光—物质交互理论非常契合,该理论由DTU的研究人员和尼尔斯·波尔研究所的安德斯·索伦森所研发。该理论考虑了量子点在立体空间的扩展。

  实验中金属镜子的表面存在着高度受限的等离子激元。等离子激元光子学是一个非常活跃和富有前景的研究领域,等离子激元中高度受限的光子可以应用于量子信息科学或太阳能捕获等领域。

  等离子激元受到强烈的限制也暗示着,量子点发出的光子能被大大地改变,量子点非常可能激活等离子激元。目前的工作已经证明,科学家可以更有效地激活等离子激元。因此,量子点可以被扩展到超越原子维度的更大的维度,这表明,量子点能同等离子激元更有效地交互作用。

  这项工作可能为利用量子点的立体维度的新的纳米光子器件铺平道路。新的效应在光子晶体、腔量子电动力学,以及光捕捉等其他研究领域也具有非常重要的作用。(刘霞)

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