这是显微镜中（白光照明下）的超晶格。这种纳米晶体的夹层结构可以充当量子光源。
激发态的光发射器能够在协同运作的同时产生光辐射，这种现象被称为超荧光。据《自然》杂志11月7日刊发的一篇研究论文称，来自瑞士联邦材料测试与开发研究所（EMPA）和瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的研究人员以及来自IBM苏黎世研究中心（IBM Research Zurich）的科学家们最近已经成功通过利用长距离有序纳米晶体超晶格来制造这种效应。这一发现将在未来促进LED照明、量子传感、量子通信和量子计算等科技的发展和创新。
有些材料如果受到诸如激光的外部光源的激发，便会自发地发光。这种现象被称为荧光。然而，在一些气体和量子系统中，当发射器集合中的所有发射器都自发地对它们的量子力学相位进行同步，并在受到激发时一起发生作用，就会发射出更强的光线。这样，输出的光线就能比把单个发射器累加在一起的效果还要强得多，从而导致发射出超快而明亮的光——超荧光。
但是，只有当这些发射源满足严格的要求时才会发生这种情况，譬如它们的发射能量要相等、对光场具有高耦合强度以及较长的相干时间。在这些条件下，它们之间的相互作用很强，但同时又不容易受到环境的干扰。到目前为止，采用与该技术相关的材料还无法做到这一点。不过，胶体量子点很可能就是打开这扇大门的钥匙：它是一种经过验证的、在商业上具有可行性和吸引力的解决方案，且已经在最先进的液晶电视显示器中被采用，它满足这一技术的所有条件。
目前，该研究小组在马克西姆·科瓦连科（Maksym Kovalenko）领导下已经证明，由卤化铅钙钛矿制成的最新一代量子点，为按需实现超荧光提供了一种巧妙简洁、切实方便的途径。具体来说，研究人员将钙钛矿量子点排列成三维超晶格，以便让光子的相干集合发射成为可能，从而产生出超荧光。这为多光子纠缠态的来源提供了基础，而多光子纠缠态是目前实现量子传感、量子成像和光子量子计算所缺少的关键要素。
研究人员认为这些实验是进一步开发利用这种独特材料的量子集合现象的起点。苏黎世联邦理工学院和IBM苏黎世研究中心的迈克尔·贝克尔）Michael Becker)补充道：“由于发射器集合的整体性质可以被提升，而不仅仅是单个量子点效能的总和，我们能做的可以远远超越建立单个量子点的工程。”超荧光的受控迭代版和相应生成的量子光可以为LED照明、量子传感、量子加密通信和未来的量子计算开辟新的可能性。
科界原创 编译：朱明逸 审稿：西莫 责编：唐林芳
期刊来源： 《自然》（Nature）
期刊编号： 0028-0836
原文链接： https://www.sciencedaily.com/releases/2018/11/181108142231.htm
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