Luz desde una grieta atómica exprés
La punta de un microscopio de efecto túnel se acerca tanto a la superficie de un cristal que entre ambos salta una corriente eléctrica. Los electrones de la aguja se inyectan en un semiconductor estratificado y caen en una vacante atómica: un lugar donde falta un átomo en la red. Este hueco actúa como una diminuta trampa para la carga.
Cuando un electrón y un hueco se encuentran en esa trampa, nace un fotón. La luz sale al exterior y puede ser capturada por un detector. El patrón de emisión reproduce la forma de la nube electrónica de la vacante, como una huella dactilar que revela con qué defecto exacto estamos tratando. La resolución del método es inferior a un nanómetro, es decir, más fina que una cadena de diez átomos.
Este experimento combina el control eléctrico con la lectura óptica a escala de un solo átomo. Esta interfaz es necesaria para los ordenadores cuánticos y las líneas de comunicación seguras, donde la información se transporta mediante partículas de luz individuales. En lugar de voluminosas lentes y láseres, una aguja finísima y un pulso eléctrico.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2602.23931
Atomically confined spins are emerging as active components in quantum optoelectronic devices such as quantum bits and sensors. However, interrogating single spins at atomic length-scales remains a sizeable challenge, limited by diffraction in conventional optics. Here we show that the highly-local excitation provided by injecting energetic charge carriers from the atomically sharp probe of a scanning tunneling microscope can trigger single-photon emission from individual atomic vacancy centers in a layered semiconductor. With an effective spatial resolution of <1 nm, we show that the captured light closely mirrors the orbital symmetry of the bound-state wavefunction of the vacancy center while photon correlation measurements confirm single-photon emission, as reflected in clear photon anti-bunching signatures. Our results constitute an important step toward the realization of an electrically addressable single-atom quantum light source and solid-state spinphoton interface, addressed at the atomic-scale.
La corriente a través de la aguja del microscopio es tan pequeña que en un segundo pasan aproximadamente tantos electrones como granos de arena caben en un dedal.