近日洛斯阿拉莫斯国家实验室制造了一种碳纳米管量子光发射器。这种光发射器在室温和电信波长下能够进行单光子发射。

CINT纳米管是通过化学方法改变纳米管表面结构能够可控地引入发光缺陷，开发出基于碳纳米管的单个光子源。工作关键突破是能够强制纳米管在缺陷部位从单个点沿管发光，将缺陷水平限制在每管一个，并且通过选择适当直径的纳米管，单光子发射可以调谐到必要的通信波长区域。通过这样控制光子的量子特性来存储、操纵和传输信息。

此次试验中制造的碳纳米管量子光发射器是全球首款在室温和电信波长下能够发射单光子的已知材料。 这种碳纳米管量子光发射器致力于实现在室温下工作的缺陷状态量子发射体，并展示其在技术上有用波长的功能，对于基于光学的量子信息处理和信息安全性可能非常重要，同时也对于超灵敏传感、计量学、成像以及用作量子光学研究的基础的光子源而言有非常重要意义。

一般在理想情况下，单光子发射器能够在室温下运行并工作在电信波段。然而现实中，这仍然是一个难以实现的目标，由于工作环境局限了单光子发射器的实现，到目前为止，可作为波长单光子发射体的材料工作环境必须冷却至液氦温度，使得它们最终应用或科学研究的意义并不大。

该试验团队人员表示，功能化碳纳米管技术具有进一步发展的光明前景，包括功能化学的发展；在光子、等离子体激元和超材料结构中的集成，以进一步控制量子发射特性； 以及在多种应用中用到的电驱动器件和光路中的实现。

该研究在最新一期的《自然·光子学》杂志上进行了报道。