「三子」或取代電子 為信息傳輸帶來變革

一個物理研究組成功地在半導體材料WSe2中實現對一種新粒子——「三子」（trion）的控制，這將改變未來信息傳輸的方式，有效地增加信息傳播量。

研究者稱，「三子」是三個帶電粒子的量子束縛態，有正三子和負三子兩個類型。負三子包含兩個電子和一個「空穴」；正三子包含兩個「空穴」和一個電子。「空穴」是半導體中一個電子的空缺位，相對電子來說，就像一個帶正電的粒子。由於這種三子粒子包含三個互相作用的粒子，它可搭載的信息量比單一的電子多。

三子根據內部電子自旋的方向特性又分為「亮三子」和「暗三子」。亮三子內部一個電子和空穴的自旋相反；暗三子內部一個電子和空穴的自旋相同。

研究者發現，亮三子與光結合緊密，能有效發光，意味著其衰變快；而暗三子與光作用弱，衰變周期是亮三子的100多倍。

較長的衰變周期使得暗三子適合遠距離傳輸信息。與單個電子相比，三子自旋可控、內部結構更豐富，可用於加密信息。

「我們的研究顯示可以通過光讀寫三子信息，」研究者之一加州大學河濱分校（University of California, Riverside）的Joshua Lui說，「我們能生成兩種三子——暗三子和亮三子，並控制裏面信息的加密。」

「我們的研究可催生信息傳輸的新方式，」這份研究的第一作者博士後研究員Erfu Liu說，「暗三子可實現信息的傳輸。就像增加家裏Wifi的帶寬一樣，三子傳輸比單電子承載更多的信息。」

「如果我們能用三子傳輸信息，這將極大拓展信息科技，」Lui說，「以前一個主要障礙就是亮三子較短的生命周期。現在長周期的暗三子幫我們解決了這個難題。」

研究者們表示，接下來他們計劃展示用暗三子進行實際的信息傳輸。

這份研究近期發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。◇

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