Physiker der Humboldt-Universität zu Berlin haben Photonen erzeugt und nachgewiesen
Wissenschaftler haben einzelne Qubits (Quanten) integriertBits) in optimierte Diamant-Nanostrukturen. Sie sind tausendmal dünner als ein menschliches Haar und ermöglichen die gezielte Übertragung emittierter Photonen durch optische Fasern.
NV-Zentrum oder stickstoffsubstituierte Leerstelle ist eine davonaus Diamantdefekten, die entstehen, wenn ein Kohlenstoffatom aus dem Kristallgitter entfernt wird und die entstehende Leerstelle an Stickstoff bindet. In früheren Studien haben Wissenschaftler gezeigt, dass solche Leerstellen als Quelle einzelner Photonen genutzt werden können.
Sondern bei der Herstellung von Nanostrukturen die OberflächeMaterial wird auf atomarer Ebene beschädigt und freie Elektronen erzeugen unkontrolliertes Rauschen für die erzeugten Lichtteilchen. Es verursacht Schwankungen der Photonenfrequenz und verhindert erfolgreiche Quantenoperationen wie Verschränkung.
Um diese Einschränkung zu überwinden, haben Forscherverwendeten ein Diamantmaterial mit einer relativ hohen Dichte an Stickstoffatomen im Kristallgitter. Die Studie zeigte, dass es möglich ist, in einem solchen Material Photonen mit stabilen Frequenzen zu erzeugen. Obwohl die Physik dieses Prozesses noch nicht vollständig verstanden ist und weiter untersucht werden muss, glauben die Wissenschaftler, dass eine große Anzahl stickstoffsubstituierter Leerstellen die Quantenlichtquelle vor elektronischem Rauschen auf der Oberfläche der Nanostruktur schützt.
Um die Datenübertragung mit akzeptablen zu gewährleistenKommunikationsgeschwindigkeiten über große Entfernungen in einem Quantennetzwerk müssen alle Photonen in Glasfasern gesammelt und verlustfrei übertragen werden. Gleichzeitig sollten sie alle die gleiche Farbe (die gleiche Frequenz) haben. Die Studie bestätigt die Fähigkeit, Daten ohne Rauschen zu übertragen. Zudem können mit Hilfe dieser Technologie die heutigen Kommunikationsgeschwindigkeiten zwischen verteilten Quantensystemen in Zukunft um mehr als das 1.000-fache gesteigert werden.
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Titelbild: Eine künstlerische Darstellung der Nutzung von Defekten in Diamanten zur Erzeugung einzelner Photonen. Bild: HU Berlin, AG Integrierte Quantenphotonik