I fisici dell'Università Humboldt di Berlino hanno generato e rilevato fotoni
Gli scienziati hanno integrato singoli qubit (quantumbit) in nanostrutture di diamante ottimizzate. Sono mille volte più sottili di un capello umano e consentono la trasmissione direzionale dei fotoni emessi attraverso la fibra ottica.
Il centro NV o il posto vacante sostituito con azoto è unodai difetti del diamante, che si verificano quando un atomo di carbonio viene rimosso dal reticolo cristallino e il posto vacante risultante si lega all'azoto. In studi precedenti, gli scienziati hanno dimostrato che tali posti vacanti possono essere utilizzati come fonte di singoli fotoni.
Ma nella produzione di nanostrutture, la superficieil materiale viene danneggiato a livello atomico e gli elettroni liberi creano un rumore incontrollato per le particelle di luce generate. Provoca fluttuazioni di frequenza dei fotoni, impedendo operazioni quantistiche di successo come l'entanglement.
Per superare questa limitazione, i ricercatoriutilizzato un materiale diamantato con una densità relativamente elevata di atomi di azoto nel reticolo cristallino. Lo studio ha mostrato che è possibile generare fotoni con frequenze stabili in un tale materiale. Sebbene la fisica di questo processo non sia completamente compresa e richieda ulteriori studi, gli scienziati ritengono che un gran numero di posti vacanti sostituiti con azoto protegga la sorgente di luce quantistica dal rumore elettronico sulla superficie della nanostruttura.
Per garantire la trasmissione dei dati con accettabilevelocità di comunicazione su lunghe distanze in una rete quantistica, tutti i fotoni devono essere raccolti in fibre ottiche e trasmessi senza perdite. Allo stesso tempo, dovrebbero avere tutti lo stesso colore (la stessa frequenza). Lo studio conferma la capacità di trasmettere dati senza rumore. Inoltre, con l'aiuto di questa tecnologia, le attuali velocità di comunicazione tra sistemi quantistici distribuiti possono essere aumentate di oltre 1.000 volte in futuro.
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In copertina: Un'illustrazione artistica dell'uso dei difetti nei diamanti per generare singoli fotoni. Immagine: HU Berlin, AG Integrierte Quantenphotonik