鈣鈦礦晶片三明治　光子與電子結合的結晶

編譯／高晟鈞

近年來，鈣鈦礦作為新型輕質、柔性的太陽能光伏板的材料而備受關注。鹵化物鈣鈦礦可以很好的將光子轉化為電子與激子，因此，鈣鈦礦可以很好地結合電子與光子領域的優點並加以實現。

近期，麻省理工學院的一組研究人員，開發了一種新型設備，將鈣鈦礦薄片夾在兩個精確間隔的反射表面間，並用光刺激。這項設備因其結構得名──鈣鈦礦三明治，研究人員可以直接控制系統內的激子－電磁極化子對，並根據此現象，項設備讀取與寫入數據，將有望徹底改變量子計算機的領域。

激子－電磁子化子對的特別之處，在於這種「準粒子」同時具備了光子與電子的特性。更簡單來說，是一種光和中性電荷的結合狀態，因此你可以用光或者電荷來調節物質的狀態。

舉例來說，純電子晶體管在器件間的每個接口處，都有固有的電容效應損失，而純光子系統在工程上，則需要依賴複雜的干涉方案，才能讓光子相互作用。相比之下，準粒子可以很容易地通過多種變量實現。更重要的是，該過程所涉及的材料，可以在室溫下輕易地透過加工製造，因此一旦設計出實用的系統，就能相對容易地大規模生產。

在這項研究中，鈣鈦礦佔據了舉足輕重的地位。使用調諧到綠波波長的特殊鈣鈦礦（苯乙基碘化鉛），然後發射的綠光會在鈣鈦礦三明治中不停來回反射、吸收，從而產生一種名為「玻色－愛因斯坦凝聚態」的物質狀態。這種特性使得所有粒子具有相同的能量狀態，並且可以通過光或電刺激來改變，對光子與電子都具有很強的作用能力。

這樣的現象通常只在極低溫產生，而鈣鈦礦提供了在高溫下實現這種現象的機會，而這，很可能就是邁向最終室溫量子計算機的關鍵一步。

作者之一的Dane deQuilettes教授表示：「儘管此類設備可能還需要數年的開發時間，但他將會徹底改變量子領域。」

資料來源:SciTechDaily

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