华盛顿大学的科学家们找到了一种检测原子"呼吸"的方法，即两个原子层之间的机械振荡，通过观察这些原子在被激光激发时放射的特定光线。这种原子"呼吸"的声音可以帮助研究人员对量子数据进行编码和传递。
华盛顿大学的研究人员检测到了原子 "呼吸"，或原子层之间的机械振动，这可能有助于编码和传输量子信息。他们还创造了一个操纵这些原子振动和光发射的集成设备，推进了量子技术的发展。
研究人员还开发了一种装置，可以作为量子技术的一种新型构件，人们普遍预计量子技术未来将在计算、通信和传感器开发等领域有许多应用。
研究人员最近在《自然-纳米技术》杂志上发表了他们的发现。
"这是一个新的原子级平台，使用科学界所称的'光学机械学'，其中光和机械运动被内在地耦合在一起，"高级作者Mo Li说，他是华盛顿大学电气和计算机工程及物理学教授。"它提供了一种新型的参与性量子效应，可以利用它来控制通过集成光学电路运行的单光子，用于许多应用。"
Adina Ripin
此前，该团队曾研究过一种叫做"激子"的量子级准粒子。信息可以被编码到一个激子中，然后以光子的形式释放出来--一个被认为是光的量子单位的微小能量粒子。每个发射的光子的量子属性--如光子的偏振、波长和/或发射时间--可以作为量子比特的信息，或"量子比特"，用于量子计算和通信。而且，由于这个量子比特是由光子携带的，它以光速传播。
"为了可行地拥有一个量子网络，我们需要有可靠地创建、操作、存储和传输量子比特的方法，"主要作者、华盛顿大学物理学博士生Adina Ripin说。"光子是传输这种量子信息的自然选择，因为光纤使我们能够以高速远距离传输光子，而且能量或信息的损失很低。"
研究人员正在研究激子，以便创造一个单光子发射器，或"量子发射器"，这是基于光和光学的量子技术的一个关键组成部分。为了做到这一点，研究小组将两层薄薄的钨和硒原子（被称为二硒化钨）放在彼此的上面。
Li Mo
当研究人员测量发射光的光谱时，他们注意到几个等距的峰值。由激子发射的每一个光子都与一个或多个声子耦合在一起。这有点类似于在量子能量阶梯上一次一次地攀登，而在光谱上，这些能量峰值在视觉上被等距的峰所代表。
Li说："声子是二硒化钨材料的自然量子振动，它具有垂直拉伸坐在两层中的激子电子-空穴对的效果，"他也是华盛顿大学QuantumX指导委员会的成员，并且是纳米工程系统研究所的一名教师。"这对激子发射的光子的光学特性有明显的影响，这在以前从未报道过。"
研究人员很好奇他们是否能将声子用于量子技术。他们施加电压，看到他们可以改变相关声子和发射的光子的相互作用能量。这些变化是可测量并可控制的，其方式与将量子信息编码到单一的光子发射有关，而这一切都在一个集成系统中完成--一个只涉及少量原子的装置。
下一步，该团队计划建立一个波导--芯片上的纤维，捕捉单光子发射并将它们引向它们需要去的地方，然后扩大该系统的规模。该团队不希望一次只控制一个量子发射器，而是希望能够控制多个发射器及其相关的声子状态。这将使量子发射器能够相互"交谈"，这是朝着为量子电路建立一个坚实基础迈出的一步。
Li说："我们的首要目标是创建一个带有量子发射器的集成系统，该系统可以使用通过光路运行的单光子和新发现的声子来做量子计算和量子传感，这一进展当然将有助于这一努力，它有助于进一步发展量子计算，而量子计算在未来将有许多应用。"