Para peneliti di University of Technology Sydney telah mendemonstrasikan cara baru untuk mengontrol sumber cahaya kuantum kecil dengan memutar lapisan atom boron nitrida heksagonal yang tipis.
Kemajuan ini memberi para ilmuwan metode baru untuk menyetel pemancar kuantum, yang merupakan sumber cahaya mikroskopis yang dapat memainkan peran penting dalam teknologi masa depan seperti komputasi kuantum, komunikasi aman, dan sensor ultra-sensitif.
Penulis utama Dr Angus Gale mengatakan penelitian ini memberi para peneliti alat baru yang berharga untuk membuat sistem kuantum lebih praktis.
“Anda dapat mengukur pemancar kuantum ini dan melihat keberadaannya, namun sulit untuk menerapkannya dalam praktik. Hal ini memberi kita pengaruh untuk mendekati hal tersebut – sebuah langkah menuju realisasi teknologi kuantum,” kata Dr Gale.
Memutar lapisan mengubah cahaya kuantum
Selama percobaan, Gale dan timnya menemukan bahwa memutar material dapat secara signifikan mengubah warna dan panjang gelombang cahaya yang dipancarkan oleh pemancar kuantum. Skala perubahannya sungguh luar biasa.
Sebagian besar penelitian membuat perangkat pada sudut putaran tertentu dan membiarkannya tidak berubah. Sebaliknya, para peneliti mampu mengangkat, memutar, dan menumpuk kembali material tersebut berulang kali, sehingga memungkinkan mereka untuk terus mengubah propertinya.
“Kami mengeksploitasi fakta bahwa bahan ini, hexagonal boron nitride (hBN), berlapis-lapis. Kami dapat mengambilnya, menumpuknya, memelintirnya, dan menggunakan pelintiran tersebut untuk memodifikasi penghasil emisi. Anda tidak dapat melakukan hal tersebut dengan bahan tradisional seperti berlian atau silikon karbida.”
“Keuntungannya adalah kami menggunakan platform yang dapat diubah ini untuk memindahkan emisi dalam jumlah yang sangat signifikan,” kata Gale. “Sering kali ketika Anda mengendalikan sistem ini, jumlah manipulasinya sangat terbatas, namun dalam kasus ini perubahannya jauh lebih besar dari yang diharapkan.
“Daripada mencoba membuat cacat hBN berperilaku seperti host semikonduktor tradisional, kami memanfaatkan kekuatan hBN sendiri: strukturnya yang tipis, berlapis, dan dapat diputar.”
Mengapa boron nitrida heksagonal berbeda
Gale mengibaratkan struktur bahan tersebut seperti irisan keju, bukan balok padat.
“Dengan sepotong keju, Anda tidak bisa merasakan rasa di tengahnya. Namun dengan irisan, Anda bisa mengupas lapisannya, menyatukannya kembali, dan mengubah cara interaksinya,” katanya.
Karena hBN terbuat dari lapisan yang sangat tipis, para peneliti dapat memisahkan dan menyusun kembali lapisan-lapisan ini dengan cara yang tidak mungkin dilakukan dengan material kuantum konvensional.
Kemungkinan baru untuk teknologi kuantum
Penulis pembimbing Profesor Igor Aharonovich mengatakan kemampuan untuk memelintir bahan menjadi beberapa lapisan sangat menarik karena dapat mengungkap perilaku fisik yang benar-benar baru.
“Anda bisa mengambil dua lapisan yang tidak bisa berbuat banyak jika berdiri sendiri, menyatukannya pada sudut tertentu, dan tiba-tiba Anda mendapatkan sistem yang benar-benar berbeda,” kata Profesor Aharonovich.
Menurut Aharonovich, hasilnya dapat membantu memajukan beberapa teknologi kuantum yang sedang berkembang.
“Bahan-bahan ini pada akhirnya dapat digunakan untuk komunikasi komputer kuantum dan penginderaan kuantum, yang akan berguna untuk aplikasi seperti perawatan kesehatan, keamanan siber, dan peningkatan GPS; dan akan memberi kita kontrol lebih besar atas elemen-elemen yang diperlukan untuk mencapai hal ini.”
