暗激子壽命長，可用于存儲能量。

根據(jù)一份新聞稿，因斯布魯克大學(xué)的研究人員與多特蒙德大學(xué)、拜羅伊特大學(xué)和林茨大學(xué)的同行們展示了一種新方法，該方法有助于控制半導(dǎo)體量子點中的暗激子并生成量子糾纏。

激子是一種在固體材料中形成的準(zhǔn)粒子，源于電子躍遷到更高能態(tài)。當(dāng)光子激發(fā)材料中的一個電子時，電子會從較低能級躍遷到較高能級帶，但在較低能級帶上留下一個空穴。

電子和空穴帶有相反的電荷，并通過庫侖力相互吸引，從而形成束縛態(tài)，電子和空穴圍繞彼此旋轉(zhuǎn)。物理學(xué)家將這種狀態(tài)稱為激子。

激子不攜帶凈電荷，因為它們的相反電荷相互抵消。因此，這些準(zhǔn)粒子不能幫助導(dǎo)電。然而，它們能夠在材料中傳遞能量。研究人員渴望利用這些特性來存儲和控制量子態(tài)。

亮激子與暗激子

根據(jù)與光子的相互作用方式，激子分為兩類：亮激子和暗激子。亮激子是光學(xué)活性的激子，能夠吸收或發(fā)射光。

在大多數(shù)半導(dǎo)體材料中，處于低能態(tài)的激子是亮激子，可以通過光吸收和發(fā)射來檢測。另一方面，暗激子難以用標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)技術(shù)檢測，因為它們不涉及光的吸收或發(fā)射。它們很可能是由于電子和空穴不同的自旋構(gòu)型而產(chǎn)生的。

暗激子壽命長，可用于存儲能量。理解它們的行為有助于科學(xué)家控制它們并構(gòu)建未來的光電器件。

將亮激子轉(zhuǎn)化為暗激子

因斯布魯克大學(xué)的研究人員利用啁啾激光脈沖和磁場，以可控的方式操控激子的自旋態(tài)。這樣做使他們能夠?qū)⒘良ぷ愚D(zhuǎn)化為暗激子。

“我們也可以逆轉(zhuǎn)這個過程，將暗激子變回亮激子，”參與這項工作的因斯布魯克大學(xué)研究員弗洛里安·卡普（Florian Kappe）和勒內(nèi)·施瓦茨（René Schwarz）解釋道。“這樣就能讓（量子）狀態(tài)在‘暗處’長時間保存，并在之后重新激活。”

研究人員隨后使用另一束激光脈沖，將存儲在暗態(tài)中的激子轉(zhuǎn)化為亮態(tài)激子。

“這為控制量子存儲器以及在量子點中生成糾纏光子對開辟了新的機會，”領(lǐng)導(dǎo)這項研究的因斯布魯克大學(xué)光子學(xué)教授格雷戈爾·韋斯（Gregor Weihs）在新聞稿中補充道。

控制這些量子點的能力有助于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，包括屏幕顯示、生物醫(yī)學(xué)傳感器、太陽能電池和其他電子設(shè)備。

該研究成果發(fā)表在《科學(xué)進展》雜志上。

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