Fysikere fra Humboldt Universitetet i Berlin har genereret og detekteret fotoner fra
Forskere har integreret individuelle qubits (kvantebits) ind i optimerede diamant nanostrukturer. De er tusind gange tyndere end et menneskehår og tillader rettet transmission af udsendte fotoner gennem en optisk fiber.
NV center eller nitrogensubstitueret ledig stilling er enfra diamantdefekter, som opstår, når et kulstofatom fjernes fra krystalgitteret, og den resulterende tomgang binder sig til nitrogen. I tidligere undersøgelser har videnskabsmænd vist, at sådanne ledige stillinger kan bruges som en kilde til enkelte fotoner.
Men i fremstillingen af nanostrukturer, overfladenmateriale beskadiges på atomniveau, og frie elektroner skaber ukontrolleret støj for de genererede lyspartikler. Det forårsager fotonfrekvenssvingninger, hvilket forhindrer vellykkede kvanteoperationer såsom sammenfiltring.
For at overvinde denne begrænsning, forskerebrugt et diamantmateriale med en relativt høj tæthed af nitrogenatomer i krystalgitteret. Undersøgelsen viste, at det er muligt at generere fotoner med stabile frekvenser i et sådant materiale. Selvom fysikken i denne proces ikke er fuldstændig forstået og kræver yderligere undersøgelse, mener forskere, at et stort antal nitrogensubstituerede ledige stillinger beskytter kvantelyskilden mod elektronisk støj på overfladen af nanostrukturen.
For at sikre dataoverførsel med acceptabelkommunikationshastigheder over lange afstande i et kvantenetværk, skal alle fotoner opsamles i optiske fibre og transmitteres uden tab. Samtidig skal de alle have samme farve (samme frekvens). Undersøgelsen bekræfter evnen til at overføre data uden støj. Desuden kan de nuværende kommunikationshastigheder mellem distribuerede kvantesystemer ved hjælp af denne teknologi øges med mere end 1.000 gange i fremtiden.
Læs mere:
En rød glorie blussede op over Italien. Nu er dens natur blevet forklaret
Udnævnt til en måde at reducere appetitten på uden operation
Chia frø-eksperiment bekræfter Alan Turings berømte matematiske model
På omslaget: en kunstnerisk illustration af brugen af defekter i diamanter til at generere enkelte fotoner. Billede: HU Berlin, AG Integrierte Quantenphotonik