ベルリンのフンボルト大学の物理学者は、
科学者は個々の量子ビット (量子ビット) を統合しました。ビット）を最適化されたダイヤモンドナノ構造に組み込みます。それらは人間の髪の毛よりも千倍も薄く、光ファイバーを介して放出された光子の指向性伝送を可能にします。
NV 中心または窒素置換空孔は 1 つですダイヤモンドの欠陥は、炭素原子が結晶格子から除去され、結果として生じる空孔が窒素と結合するときに発生します。以前の研究で、科学者たちはそのような空孔が単一光子の源として使用できることを示しました。
しかし、ナノ構造の製造では、表面材料は原子レベルで損傷を受け、自由電子は生成された光粒子に制御不能なノイズを発生させます。これは光子の周波数変動を引き起こし、エンタングルメントなどの量子操作の成功を妨げます。
この制限を克服するために、研究者はは、結晶格子内に比較的高密度の窒素原子を持つダイヤモンド材料を使用しました。この研究は、そのような材料で安定した周波数の光子を生成できることを示しました。このプロセスの物理は完全には理解されておらず、さらなる研究が必要ですが、科学者たちは、多数の窒素置換空孔がナノ構造の表面の電子ノイズから量子光源を保護していると考えています。
許容可能なデータ伝送を確保するため量子ネットワークで長距離の通信速度を向上させるには、すべての光子を光ファイバーに集めて損失なく伝送する必要があります。同時に、それらはすべて同じ色 (同じ周波数) を持つ必要があります。この研究では、ノイズなしでデータを送信する能力が確認されています。さらに、この技術の助けを借りて、現在の分散量子システム間の通信速度を将来的に 1,000 倍以上に高速化することができます。
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表紙: ダイヤモンドの欠陥を利用して単一光子を生成する芸術的なイラスト。画像: HU Berlin、AG Integrierte Quantenphotonik