科學(xué)家首次直接觀測到神秘暗激子演變過程

新華社東京10月10日電（記者錢錚）日本沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)近日發(fā)布公報說，該校研究人員領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)首次直接觀測到此前一直難以捕捉的暗激子演變過程，為在經(jīng)典信息技術(shù)和量子信息技術(shù)領(lǐng)域取得新突破奠定基礎(chǔ)。相關(guān)論文近期已發(fā)表于英國《自然-通訊》雜志上。

激子是指在凝聚態(tài)體系中，受激電子和空穴通過庫侖相互作用結(jié)合成的準(zhǔn)粒子狀態(tài)，以其與光的相互作用性質(zhì)可以分為亮激子和暗激子。暗激子是無法直接與光耦合的激子類型，在量子信息等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值，但是因?yàn)槠洳话l(fā)光的隱身性而難以被觀測到。

在本項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)利用沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)的世界先進(jìn)水平“時間分辨角分辨光電子能譜（TR-ARPES）”裝置，配合自主研發(fā)的極紫外光源，在原子水平超薄半導(dǎo)體材料——過渡金屬二硫化物中，首次直接觀測到暗激子的演變過程。研究人員確認(rèn)實(shí)驗(yàn)中觀測到的暗激子存在了納秒級的時長。

相比于量子比特，暗激子更不易受溫度等外界環(huán)境因素影響，這種特性讓其在量子技術(shù)領(lǐng)域備受期待，因?yàn)樗鼈兡芨L時間保持量子態(tài)。論文通訊作者、沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)教授凱沙夫·達(dá)尼說：“暗激子本質(zhì)上與光的相互作用較少，因此其量子特性不容易退化，作為信息載體具有巨大的可能性。但是，正因?yàn)槠洹y以窺見’，研究和控制暗激子非常具有挑戰(zhàn)性。我們開辟了一條創(chuàng)造、觀察和操縱暗激子的途徑。”