图：一种只有原子厚的发光材料（蓝色和黄色晶格）以最小的损耗将电信波长量子发射器连接到光纤。当被光信号（绿色）触发时，这些设备产生单个光子（红色）
将基于光纤的量子信息技术集成到现有光网络中的能力将是迈向量子通信应用的重要一步。为了实现这一点，量子光源必须能够发射具有可控定位和偏振的单光子，并且在1.35和1.55微米范围内，光在现有光纤网络（如电信网络）中以最小损耗传播。尽管进行了20年的研究，但迄今为止，这些目标仍然难以实现。
最近，二维（2D）半导体已经成为下一代光子学和电子应用的新平台。尽管科学家已经证明了二维量子发射器在可见光范围内工作，但在最理想的电信波段中，单光子发射在二维系统中从未实现。
为了解决这个问题，Los Alamos 国家实验室的研究人员开发了一种新技术，以创建二维量子光发射器，其工作波长可在O和C电信波段上进行调谐。通过利用谷自由度，可以用磁场调节发射的极化。
这项技术具有90%的单光子纯度和77开尔文的工作温度。这些开创性的成果为量子技术的激动人心的发展打开了大门。
这项研究发表在Nature Communications。
用于光纤通信的传统光源同时发射许多光子。光子是作为波运动的光粒子。在当今的电信网络中，信息是通过调制在光纤中传播的光波的特性来传输的，这类似于在AM和FM频道中调制无线电波的方式。
然而，在量子通信中，信息是以单个光子的相位编码的，即光子在其传播的波中的位置。这使得在跨越远距离的网络中连接量子传感器和将量子计算机连接在一起成为可能。
研究人员最近开发了工作波长与现有光纤通信网络兼容的单光子源。他们通过在纳米大小的柱状物阵列上放置仅原子厚的二氟化钼半导体层来实现。这是研究人员首次展示了这种适用于电信系统的可调谐光源。
这项研究的结果使得首次将由二维材料制成的量子光源集成到现有的通信网络中成为可能。此外，材料的二维性质使得逐层构造器件变得容易。这将有助于将这些光源集成到新兴的量子计算机中，以构建更大的模块化计算系统。