Исследователи раскрыли квантовую «тайну» внутри алмазов

Международная исследовательская группа из Еврейский университет Иерусалима и Университет Гумбольдта Берлину удалось раскрыть «магию», скрытую в алмазах, не для того, чтобы заставить их сиять еще больше, а для того, чтобы превратить их в краеугольный камень квантовых технологий следующего поколения.

Ученые нашли способ собирать почти каждый фотон, испускаемый так называемыми «центрами окраски», крошечными дефектами в структуре алмаза, преодолевая одно из самых больших препятствий на пути развития практических квантовых систем.

Бриллианты всегда были символом роскоши и роскоши, однако новые исследования доказывают, что их истинная ценность может быть скрыта в крошечных масштабах, и в частности в невидимых дефектах, которые могут излучать отдельные фотоны, базальные частицы света. Эти фотоны — не просто светящиеся лучи, а носители информации, которые можно использовать в безопасных системах связи или чрезвычайно чувствительных датчиках.

Так называемый НВ (азотная вакансия) Центры – это крошечные дефекты в структуре алмаза, где атом углерода занимает место атома азота. Эти точки работают какквантовые выключатели света“, способных испускать отдельные фотоны, несущие квантовую информацию. Проблема на сегодняшний день заключалась в том, что большая часть этого излучения рассеивалась во всех направлениях, что делало его особенно трудным для сбора и ограничивало полезность алмазов в квантовых приложениях. технология.

Исследовательская группа нашла инновационный способ преодолеть это препятствие. Они поместили нанодиамады (бриллианты в тысячи раз меньше человеческого волоса) в специально разработанную гибридную наночару. Эти антенны изготовлены из слоев металла и диэлектрика, образующих рисунок «яблочко», который направляет свет в уникальном, четко определенном направлении.

Точно прикоснувшись к нанометру, исследователям удалось разместить наноалмазы прямо в центре антенны, обеспечив максимальную производительность при передаче фотонов. Результат оказался поразительным: им удалось собрать 80% излучаемого света, да еще и при комнатной температуре. Это рекорд производительности, поскольку до сих пор можно было использовать лишь небольшой процент излучаемого света..

Работа считается решающей для эволюции квантовых систем. Учитель РапапортВозглавляя исследовательскую группу, он объяснил, что этот подход приближает квантовые приложения на шаг ближе к реальности.

Благодаря наиболее эффективному сбору фотонов мы прокладываем путь для таких технологий, как безопасная квантовая связь и сверхчувствительные датчики.

ТО доктор Любоцкий Он подчеркнул важность того факта, что технология работает в простой, чиповой конструкции и комнатных условиях.

Это означает, что мы можем гораздо легче интегрировать его в реальные системы без необходимости создания специализированной экологической или дорогостоящей инфраструктуры.

Возможность собирать почти все фотоны, производимые НВ-центрами, открывает путь к новым, реалистичным приложениям: от устройств защищенной связи, практически незаметных для шпионажа, до чрезвычайно чувствительных датчиков, способных обнаруживать микроскопические изменения в магнитных или электрических полях.

[via]