Quantum Confined Excitons in 2-Dimensional Materials

این کتاب اولین نتایج تجربی یک میدان نوظهور را ارائه می‌کند: مواد دو بعدی به عنوان پلتفرم‌هایی برای فناوری‌های کوانتومی، به‌ویژه از طریق اپتیک اکسایتون‌های محدود کوانتومی. همچنین مروری گسترده از ادبیات تعدادی از رشته‌هایی که به این تحقیق کمک کرده‌اند، ارائه می‌کند و مواد مورد تمرکز - 2d Transition Metal Dichalcogenides (2d-TMDs) - را با جزئیات معرفی می‌کند، در مورد ساختار الکترونیکی و شیمیایی، رفتار برانگیخته و پاسخ به آن بحث می‌کند. نژاد. در ادامه مروری کوتاه بر فناوری‌های اطلاعات کوانتومی، از جمله مفاهیمی مانند منابع تک فوتون و شبکه‌های کوانتومی ارائه می‌شود. فصل روش‌ها به تکنیک‌های اپتیک کوانتومی و پردازش مواد 2 بعدی می‌پردازد، در حالی که بخش نتایج توسعه روشی را برای ایجاد نقاط کوانتومی (QDs) قطعی در 2d-TMDs نشان می‌دهد که می‌توانند تک اکسیتون‌ها را به دام بیندازند. ساخت دیودهای ساطع کننده نور کوانتومی نازک اتمی برای القای انتشار تک فوتون تمام الکتریکی از QD ها، و در نهایت، استفاده از دستگاه هایی برای به دام انداختن کنترل کننده تک اسپین ها در QD ها - اولین گام برای استفاده از آنها به عنوان آدرس دهی نوری کیوبیت های ماده.

This book presents the first established experimental results of an emergent field: 2-dimensional materials as platforms for quantum technologies, specifically through the optics of quantum-confined excitons. It also provides an extensive review of the literature from a number of disciplines that informed the research, and introduces the materials of focus – 2d Transition Metal Dichalcogenides (2d-TMDs) – in detail, discussing electronic and chemical structure, excitonic behaviour and response to strain. This is followed by a brief overview of quantum information technologies, including concepts such as single-photon sources and quantum networks. The methods chapter addresses quantum optics techniques and 2d-material processing, while the results section shows the development of a method to deterministically create quantum dots (QDs) in the 2d-TMDs, which can trap single-excitons; the fabrication of atomically thin quantum light-emitting diodes to induce all-electrical single-photon emission from the QDs, and lastly, the use of devices to controllably trap single-spins in the QDs –the first step towards their use as optically-addressable matter qubits.