“三子”或取代电子，为信息传输带来变革

一个物理研究组成功地在半导体材料WSe2中实现对一种新粒子——“三子”（trion）的控制，这将改变未来信息传输的方式，有效地增加信息传播量。

研究者称，“三子”是三个带电粒子的量子束缚态，有正三子和负三子两个类型。负三子包含两个电子和一个“空穴”；正三子包含两个“空穴”和一个电子。“空穴”是半导体中一个电子的空缺位，相对电子来说，就像一个带正电的粒子。由于这种三子粒子包含三个互相作用的粒子，它可搭载的信息量比单一的电子多。

三子根据内部电子自旋的方向特性又分为“亮三子”和“暗三子”。亮三子内部一个电子和空穴的自旋相反；暗三子内部一个电子和空穴的自旋相同。

研究者发现，亮三子与光结合紧密，能有效发光，意味着其衰变快；而暗三子与光作用弱，衰变周期是亮三子的100多倍。

较长的衰变周期使得暗三子适合远距离传输信息。与单个电子相比，三子自旋可控、内部结构更丰富，可用于加密信息。

“我们的研究显示可以通过光读写三子信息，”研究者之一加州大学河滨分校（University of California， Riverside）的Joshua Lui说，“我们能生成两种三子——暗三子和亮三子，并控制里面信息的加密。”

“我们的研究可催生信息传输的新方式，”这份研究的第一作者博士后研究员Erfu Liu说，“暗三子可实现信息的传输。就像增加家里Wifi的带宽一样，三子传输比单电子承载更多的信息。”

“如果我们能用三子传输信息，这将极大拓展信息科技，”Lui说，“以前一个主要障碍就是亮三子较短的生命周期。现在长周期的暗三子帮我们解决了这个难题。”

研究者们表示，接下来他们计划展示用暗三子进行实际的信息传输。

这份研究近期发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。