W informatyce kwantowej i kryptografii kwantowej mogą znaleźć zastosowanie struktury półprzewodnikowe o grubości pojedynczych warstw atomowych. Ich nowe unikalne właściwości poznali fizycy m.in. z Polski. Struktury te (podobnie jak grafen z grafitu), wydziela się z innego materiału warstwowego: dwuselenku wolframu. W najnowszych badaniach – opublikowanych w „Nature Natotechnology” – fizycy, m.in. z Polski, pokazali nowe unikalne cechy cienkich warstw dwuselenku wolframu. Co więcej, ich odkrycie jest zgodne z wynikami trzech innych prac, opublikowanych w tym samym numerze „Nature Nanotechnology”. Wszystkie cztery prace zgodnie wykazują, że warstwy te dzięki swoim szczególnym cechom mogą znaleźć zastosowanie np. w kryptografii kwantowej czy przy pracach nad komputerem kwantowym.

Dwuselenek wolframu to kryształ, który wygląda trochę jak grafit. Pojedyncza warstwa półprzewodnikowych dichalkogenków nabiera cech półprzewodnika z prostą przerwą energetyczną, a to oznacza, że łatwo emituje światło. Fizycy pokazali jednak, że proces emitowania światła na brzegach płatków dwuselenku wolframu może przebiegać w pewien szczególny sposób – w tym samym momencie wyświecany jest tylko jeden foton, a nie wiele fotonów jednocześnie. Źródła pojedynczych fotonów związanych z dwuselenkiem wolframu dołączają teraz do klasy innych tego typu źródeł, takich jak pojedyncze molekuły, niektóre defekty w diamencie, kropki kwantowe, nanokryształy. Identyfikacja źródeł pojedynczych fotonów w warstwach dwuselenku wolframu otwiera przed naukowcami nowe możliwości. Duże zainteresowanie wywołują obecnie tzw. heterostruktury van der Waals’a, warstwy o grubości atomowej nałożone na siebie jedna za drugą, kolejne zbudowane z materiałów o odmiennych własnościach. Taka wielowarstwowa struktura, z elementami w postaci różnych półprzewodników, izolatorów, metali i półmetali byłaby urządzeniem wielofunkcyjnym. Np. jedna warstwa działałaby jako źródła światła, inna mikrofal, jeszcze inna jako detektor lub sensor, a w świetle najnowszych prac, jeszcze inna jako źródło pojedynczych fotonów. Co istotne, wszystko to razem miałoby rozmiary mikroskopijne. (kk)

(http://naukawpolsce.pap.pl, 15.05.2015)