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环球新动态：操纵激子“绿巨人”，我国科学家探索里德堡激子在量子领域应用

2023-07-01 07:03:07  来源：北京日报客户端
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(资料图片)

北京日报客户端 | 记者 刘苏雅

就像“绿巨人”在受到强力辐射后激发了神秘力量，被激发的里德堡激子也拥有一些有趣的特性。中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室特聘研究员许杨团队系统展示了对里德堡激子的可控调节和空间束缚，为它在量子科技等领域的应用提供潜在途径。6月30日，相关研究成果发表在国际学术期刊《科学》。

当原子中的电子被激发到外层轨道时，原子的体型会变得更庞大，成为里德堡原子。而在半导体材料中，由正电荷和负电荷相互吸引组成的粒子是激子，激子的激发态则被称为里德堡激子。作为激子界的“巨人”，里德堡激子可以在半导体里自由移动，能对周围环境的改变产生较大的响应等，但要在半导体中操纵它，构建稳定的实用器件仍面临挑战。

许杨团队与合作者在过去的几年中，发展出一套光学“里德堡激子探测”方法，这能有效探测二维体系中的新奇电子态，但很难对里德堡激子进行调控，并将其束缚在一定的空间范围内。利用半导体材料二硒化钨和转角石墨烯，科研团队制备出单层的二维范德华异质结器件样品，实现了对里德堡激子的调控。在栅压调控下，尺寸仅为7纳米的里德堡莫尔激子态表现出多重劈裂，以及波长增加、半峰宽降低等现象，这是世界首次对里德堡莫尔激子实验观测进行公开发布。

许杨表示，正如里德堡原子形成的光悬浮阵列可被用于量子模拟和量子计算，里德堡莫尔激子态的实验发现，将有望开辟出一条新的潜在途径，推动里德堡态在量子科技等方向上的应用。

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