一個(gè)國際研究小組在近日出版的《自然》雜志上發(fā)表論文稱，他們開發(fā)出一種新系統(tǒng)，通過堆疊、扭曲兩種二維材料，即可實(shí)現(xiàn)對單個(gè)激子的精確捕捉和操控。研究人員稱，該研究成果為開發(fā)能精確監(jiān)測激子的新型實(shí)驗(yàn)平臺奠定了基礎(chǔ)，有望推動量子新技術(shù)研發(fā)。

激子是與光子相互作用后產(chǎn)生的可移動的電子—空穴對，因具有“信息記錄”特性而成為量子信息技術(shù)領(lǐng)域的重點(diǎn)研究對象。無論在何種技術(shù)應(yīng)用中利用激子的“信息記錄”特性，都需要創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)來捕獲單個(gè)激子，否則其會隨意擴(kuò)散，導(dǎo)致無法追蹤。

此次，由美國華盛頓大學(xué)、田納西大學(xué)、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室以及中國香港大學(xué)物理學(xué)家組成的研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把兩種單層二維半導(dǎo)體材料———二硒化鉬和二硒化鎢堆疊在一起并進(jìn)行扭曲后，會形成一種類似高爾夫球表面紋理的、被稱為“莫爾圖案”的納米級“超晶格”結(jié)構(gòu)，其一個(gè)個(gè)有序排列的陷阱，會在絕對零度以上幾攝氏度的溫度下，捕獲激子。

與過去科學(xué)家開發(fā)的可捕獲幾個(gè)彼此接近的激子的技術(shù)相比，新系統(tǒng)有著明顯優(yōu)勢。除在捕獲能力上要大大超出舊有手段，能同時(shí)捕獲數(shù)以百計(jì)的激子外，新系統(tǒng)還能讓科學(xué)家對捕獲陷阱及其中激子進(jìn)行精確控制，他們只需改變兩種二維材料堆疊的扭曲角度，即可觀察到激子中不同的光學(xué)性質(zhì)。例如，在扭曲角度為0和60度的系統(tǒng)中，激子會顯示出明顯不同的磁矩。

研究人員表示，這種用于對激子進(jìn)行精確控制的人工量子平臺是一個(gè)令人激動的系統(tǒng)，將有助于推動新型量子設(shè)備的開發(fā)。他們希望未來能夠系統(tǒng)地研究扭曲角微小變化的影響，更好地調(diào)節(jié)激子陷阱之間的距離，以便科學(xué)家能在激子相互作用時(shí)探測它們的量子力學(xué)特性。