由原子构成的开关正在改变计算机的未来！

想象一下，一个只有几个原子大小的开关，每次只释放一个光子。量子发射器是未来技术的基础。最新研究揭示了如何以原子级精度设计它们。

想象一下，一个只有几个原子大小的电灯开关，可以逐个释放光子。这些量子开关，或者说量子发射器，是未来技术的关键组成部分：量子计算机、安全通信网络和灵敏传感器。

多年来，科学家们一直试图理解和控制这些现象。但美国专家的最新研究表明，如何以原子级精度识别和操控超薄材料中的单光子源。

这些发射器可以按需产生单个光子。这项能力对于完全控制光和信息至关重要。但问题始终在于，它们造成的原子缺陷极其微小，难以观察。阿贡国家实验室的温建国解释说：“量子发射器的光学行为取决于它们的原子结构，而原子结构很难直接观察。”

研究人员将研究重点放在六方氮化硼上，这是一种只有几个原子厚的晶体。他们利用 QuEEN-M 仪器，将原子尺度成像与阴极发光光谱相结合，从而能够将光发射与特定缺陷直接关联起来。

他们还发现，将氮化硼层以特定角度扭曲，可以形成“扭曲界面”，从而将信号放大高达120倍。这使得发射器的定位精度可以达到10纳米以内。一项关键发现是蓝色发射器，它实际上是碳二聚体，即晶体中的两个碳原子。

Thomas Gage补充道：“通过将原子结构与光联系起来，我们已经打开了按需精确设计量子发射器的大门。”

这标志着研究方向从发现转向设计。精确定位的单光子源是构建可扩展量子器件的关键，这些器件能够更快地处理数据、安全地传输数据并以最小的损耗放大信号。

尽管取得了进展，但该方法需要高度专业化的显微镜，这限制了其大规模生产。未来的研究将着重于提高其可扩展性，并了解不同原子结构如何影响光子。