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《北京理工大学和工信部开发出钙钛矿量子点阵列》

  • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
  • 编译者： 冯瑞华
  • 发布时间：2022-06-29

  • 北京理工大学和工信部的研究人员已经开发出钙钛矿量子点微阵列，在包括micro LED 显示器在内的量子点颜色转换(QDCC)应用方面具有巨大潜力。

     

    钙钛矿量子点(PQD) 作为一种富有吸引力的材料极具潜力，可以解决传统QDCC中发现的一些问题。虽然钙钛矿量子点相对较新，但其已被证明具有诸多吸引人的特性，使其非常适合电子和光电应用。


    通过使用带图案的黑色光刻胶模具制造QD像素，研究人员可以增加像素厚度并避免光学串扰，这是一个常见但重要的问题，会阻碍更好的打印效果。但制造成本会大幅上升。研究团队着手通过开发一种创建具有稳健3D结构的PQD的方法来解决这些挑战。


    据报道，其制造的PQD微阵列具有QDCC应用所需的特性，包括具有半球形形状和强光致发光的3D 形态。由于与原位制造的PQD无缝集成，这些微阵列在大面积上实现了强而均匀的光致发光。研究人员的技术证明了原位直接印刷光聚合方法在制造具有宽色域和高分辨率的图案化多色钙钛矿量子点微阵列方面的潜在用途。

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    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2020-10-30
    • 廉价可穿戴传感器的出现，可以监测心率和体温，以及血糖和代谢副产物的水平，这使得研究人员和卫生专业人员能够以前所未有的方式监测人类健康。但和所有电子设备一样，这些可穿戴传感器都需要电池。电池是一种选择，但不一定是理想的，因为它们可能体积大、重量重、并且电量有限。 加州理工学院的高伟是安德鲁和佩吉•切恩医学工程系的医学工程助理教授，他一直在开发这些传感器以及利用人体自身为其提供动力的新方法。此前，他发明了一种传感器，可以监测人体汗液中的健康指标，由汗液自身提供动力。 如今，他们发明了一种新的动能传感器，可以通过人体移动进行能量收集。 这种能量收集是用一层薄的夹心材料（聚四氟乙烯、铜和聚酰亚胺）粘在人的皮肤上完成的。当人移动时，这些材料片与铜和聚酰亚胺制成的滑动层摩擦，产生少量的电。这种效应被称为摩擦电学，也许最好的解释是一个人在走过铺有地毯的地板，然后触摸金属门把手后可能受到的静电电击。 “我们的摩擦发电机，也叫纳米发电机，有一个定子，固定在躯干上，还有一个滑块，固定在手臂内侧。在人体运动过程中，滑块在定子上滑动，同时产生电流，摩擦生电从概念上讲，这不是什么新鲜事。” 高说，团队正在研究如何制造商用纳米发电机。 他说：“我们使用的不是昂贵的材料，而是商用的柔性电路板。”这种材料价格便宜，非常耐用，而且在很长一段时间内机械性能良好。” 纳米发电机不会产生大量电能；事实上，一个面积为100平方米的装置才能为一个40瓦的灯泡供电。然而，高的可穿戴传感器的功耗要求很低，系统将产生的电能储存在电容器中，直到有足够的电荷来读取传感器的读数，然后通过蓝牙将数据无线发送到手机上。一个人移动得越多，传感器收集数据的频率就越高。但即使这个人相当久坐不动，传感器最终也会积累足够的能量来工作。 高伟最终希望通过多种方法产生的能量来运行他的可穿戴传感器。例如，一个可穿戴设备可能使用汗液产生的电能、摩擦发电机和小型可穿戴太阳能电池板共同供电。 题为“利用人体动能实现无电池驱动的无线传感器”的研究杂志上。合著者为前医学工程博士后余松，医学工程研究生季红敏（19岁）和杨依然（18岁），医学工程博士后尤瑜（均为加州理工学院学生）；以及来自北京大学的王浩斌和张海霞。
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  • 《实现量子点阵列中基于自旋“翻滚”的量子逻辑门》
    • 来源专题：集成电路与量子信息
    • 编译者：于杰平
    • 发布时间：2024-08-20
    •       荷兰代尔夫特理工大学的研究团队使用离散信号成功建立量子控制，实现了“翻滚”的自旋量子比特（即自旋在跳跃的同时还发生了旋转），简化了控制电子设备需求，并具有99.97%的单比特门保真度和99.3%的双比特门保真度。该研究有望在大规模系统中通过低功耗控制实现高保真量子计算，向容错量子计算迈出了关键一步。该成果于7月25日发表于《科学》杂志。  基于量子点的量子比特被认为是有望实现量子计算机的一个潜在路线，因此在全球范围内受到了广泛研究。最常用的方法是捕获单个电子，并施加足够大的磁场，从而允许在电子的自旋上编码量子比特，并通过微波信号进行控制。尽管这种方法被用于执行高保真量子门，但其可扩展性受到高频振荡信号集成、量子比特串扰和加热引起退相干等的挑战。   然而，代尔夫特研究团队证明微波信号不是必需的，基带信号和小磁场就足以实现通用量子比特控制。这样将可以显著简化未来量子处理器运行所需的控制电子设备。   研究团队开创性地使用了锗（锗/硅锗异质结材料）基量子点，在此前的工作中首次观察到锗量子点的自旋旋转的迹象，表明锗量子点可以用作自旋量子比特跳跃的平台[Nature Communications 15, 5716 (2024)]。 在本研究中，团队实现了基于翻滚的自旋量子比特操控，即自旋在量子点之间跳跃的同时还发生了旋转。通常，量子点阵列中的每个自旋都有其专用的位点，它们可以跳跃到附近未被占据的位点上。半导体锗则有一个独特的特性:只要从一个位点跳到另一个位点，自旋就会经历一个扭矩，使其量子轴方向旋转。这一特性使研究人员能够有效地控制量子比特。   论文的第一作者Chien-An Wang指出：“锗的优势在于，它可以在不同的量子点中让自旋沿不同的方向排列。”事实证明，通过在这样的量子点之间自旋跳跃，可以制备出非常好的量子比特。“我们测量到，单量子比特门的错误率小于千分之一，双量子比特门的错误率小于百分之一。”   在四量子点系统中建立了对两个自旋的控制之后，研究团队又向前迈进了一步，研究了自旋在多个量子点之间跳跃。不同量子点之间的自旋跳跃也会产生独特的旋转。因此，描述和理解这些旋转操作的多样性是很重要的。   论文的合著者Francesco Borsoi补充说：“我们建立了控制程序，可以将自旋跳跃到10个量子点组成的阵列中的任何一个量子点，这使我们能够探测扩展系统中的关键量子比特指标。”   论文通讯作者之一Menno Veldhorst说：“在一年内，这种基于跳跃带来的量子比特旋转控制成为了整个团队使用的一种新工具。我们认为，为未来量子计算机的运行开发有效的控制方案至关重要，这种新方法很有前途。” 论文链接： https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado5915 报道链接： https://phys.org/news/2024-07-somersaulting-qubits-universal-quantum-logic.html
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