Сверхбыстрый источник одиночных фотонов, полученный растворным методом и работающий при комнатной температуре, на длине волны 1550 нм

Одиночные фотоны лежат в основе квантовых технологий. Необходимость в сверхбыстром, ярком и стабильном источнике фотонов телекоммуникационного диапазона с излучением на длине волны около 1550 нм, желательно работающем при комнатной температуре, привела к многолетним исследованиям. Однако до настоящего времени телекоммуникационные источники ограничивались изначально большими радиационными временами жизни, существенно снижающими яркость и быстродействие, нестабильностью материалов или необходимостью криогенной эксплуатации. В настоящей работе стабильные коллоидные квантовые точки PbS/CdS, излучающие на длине волны 1550 нм (C-диапазон) или 1350 нм (O-диапазон), помещали в резонатор типа «наночастица на зеркале», синтезированный в растворе. Для отдельных квантовых точек, связанных с резонатором, достигались чрезвычайно высокие факторы Пёрселла — до 10 700, что обеспечивало сверхбыстрое излучение с временем жизни 65 пс и практически полное подавление фотоблинкинга. В результате источник на длине волны 1550 нм испускал 12 млн одиночных фотонов в секунду и был более чем в 100 раз ярче ранее созданных источников, работавших при комнатной температуре. Эти источники одиночных фотонов телекоммуникационного диапазона пригодны для получения растворным методом и не требуют литографии, что в дальнейшем может позволить использовать развитые технологии производства коллоидных материалов для квантовых приложений.