暗三離子或改變信息傳播方式

科技日報北京7月11日電 （記者劉霞）電子靠邊站，暗三離子要“發威”！據物理學家組織網9日報道，由美國加州大學河濱分校物理學家領導的一個研究小組觀察、表徵並控制了一種半導體材料——超淨單層鎢二硒化物（WSe2）中的暗三離子（Dark trion），這一最新進展有望改變信息的傳輸方式。

在WSe2等半導體中，三離子是三個帶電粒子的量子束縛態。帶負電的三離子包含兩個電子和一個空穴；帶正電的三離子包含兩個空穴和一個電子。空穴是半導體中電子的空位，行為類似於帶正電的粒子。因為三離子包含三個相互作用的粒子，所以能比單個電子攜帶更多信息。此外，由於三離子攜帶淨電荷，其運動可通過電場控制，因此可用作信息載體；其還具有可控的自旋和動量值以及豐富的內部結構，可用於編碼信息。

三離子可分為擁有不同自旋配置的亮三離子和暗三離子兩種。亮三離子包含一個電子和一個擁有相反自旋的空穴；暗三離子包含一個電子和一個擁有相同自旋的空穴。亮三離子與光強烈耦合併發光，這意味着它們會迅速衰減；而暗三離子與光的耦合很弱，這意味着它們衰減的速度更慢。此外，暗三離子的壽命比亮三離子長100多倍，這意味着信息能傳輸更長距離。

研究負責人、物理和天文學助理教授呂春紅（音譯）解釋説，大多數研究都集中在亮三離子上，因為它們發出的光多，容易測量，但他們的研究集中在暗三離子上。單層WSe2原子內部暗三離子的能級低於亮三離子的能級，因此，暗三離子可大量聚集，使其可被探測到。此外，通過簡單地調節外部電壓，可持續地將帶正電的暗三離子變成帶負電的暗三離子。

接下來，該團隊計劃用暗三離子演示信息的實際傳輸。呂春紅説：“我們打算展示第一個使用暗三離子傳輸信息的工作設備，如果這樣的原型設備可以工作，那麼暗三離子可以用來傳輸量子信息。我們可以用光書寫和閲讀三離子攜帶的信息，並控制信息在其中的編碼方式，以實現新的信息傳播方式。”

總編輯圈點

儘管聽起來，“改變信息傳播方式”是一項里程碑式的研究，但實際上，其仍是處於概念驗證的研究水平，距離那一步還非常遙遠。表徵並控制了暗三粒子，與這一傳輸方式真正走出實驗室，很可能是一個時間跨度非常大的過程。現階段，利用暗三離子傳輸信息的原型機還沒有問世，問世後是否可以正常運作、能以什麼效率傳輸多大的信息量，皆不可測，更遑論要將電子擠出信息通訊界了。