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“三子”或取代电子,为信息传输带来变革

2019年7月18日8:11 环球解密

    一个物理研究组成功地在半导体材料WSe2中实现对一种新粒子——“三子”(trion)的控制,这将改变未来信息传输的方式,有效地增加信息传播量。

    研究者称,“三子”是三个带电粒子的量子束缚态,有正三子和负三子两个类型。负三子包含两个电子和一个“空穴”;正三子包含两个“空穴”和一个电子。“空穴”是半导体中一个电子的空缺位,相对电子来说,就像一个带正电的粒子。由于这种三子粒子包含三个互相作用的粒子,它可搭载的信息量比单一的电子多。

    三子根据内部电子自旋的方向特性又分为“亮三子”和“暗三子”。亮三子内部一个电子和空穴的自旋相反;暗三子内部一个电子和空穴的自旋相同。

    研究者发现,亮三子与光结合紧密,能有效发光,意味着其衰变快;而暗三子与光作用弱,衰变周期是亮三子的100多倍。

    较长的衰变周期使得暗三子适合远距离传输信息。与单个电子相比,三子自旋可控、内部结构更丰富,可用于加密信息。

    “我们的研究显示可以通过光读写三子信息,”研究者之一加州大学河滨分校(University of California, Riverside)的Joshua Lui说,“我们能生成两种三子——暗三子和亮三子,并控制里面信息的加密。”

    “我们的研究可催生信息传输的新方式,”这份研究的第一作者博士后研究员Erfu Liu说,“暗三子可实现信息的传输。就像增加家里Wifi的带宽一样,三子传输比单电子承载更多的信息。”

    “如果我们能用三子传输信息,这将极大拓展信息科技,”Lui说,“以前一个主要障碍就是亮三子较短的生命周期。现在长周期的暗三子帮我们解决了这个难题。”

    研究者们表示,接下来他们计划展示用暗三子进行实际的信息传输。

    这份研究近期发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。

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