Natuurkundigen van de Humboldt Universiteit in Berlijn hebben fotonen gegenereerd en gedetecteerd
Wetenschappers hebben individuele qubits geïntegreerd (quantumbits) in geoptimaliseerde diamantnanostructuren. Ze zijn duizend keer dunner dan een mensenhaar en maken de gerichte transmissie van uitgezonden fotonen via optische vezels mogelijk.
NV-centrum of stikstof-gesubstitueerde vacature is er ééndoor diamantdefecten, die ontstaan wanneer een koolstofatoom uit het kristalrooster wordt verwijderd en de resulterende vacature zich aan stikstof bindt. In eerdere onderzoeken hebben wetenschappers aangetoond dat dergelijke vacatures kunnen worden gebruikt als bron van afzonderlijke fotonen.
Maar bij de vervaardiging van nanostructuren, het oppervlakmateriaal wordt op atomair niveau beschadigd en vrije elektronen creëren ongecontroleerde ruis voor de gegenereerde lichtdeeltjes. Het veroorzaakt fluctuaties in de fotonfrequentie, waardoor succesvolle kwantumoperaties zoals verstrengeling worden voorkomen.
Om deze beperking te overwinnen, onderzoekersgebruikte een diamantmateriaal met een relatief hoge dichtheid van stikstofatomen in het kristalrooster. Uit het onderzoek bleek dat het mogelijk is om in zo'n materiaal fotonen met stabiele frequenties te genereren. Hoewel de fysica van dit proces niet volledig wordt begrepen en verder onderzoek vereist, geloven wetenschappers dat een groot aantal door stikstof gesubstitueerde vacatures de kwantumlichtbron beschermen tegen elektronische ruis op het oppervlak van de nanostructuur.
Om gegevensoverdracht met aanvaardbaar te verzekerencommunicatiesnelheden over lange afstanden in een kwantumnetwerk, alle fotonen moeten worden verzameld in optische vezels en zonder verlies worden verzonden. Tegelijkertijd moeten ze allemaal dezelfde kleur hebben (dezelfde frequentie). De studie bevestigt het vermogen om gegevens zonder ruis te verzenden. Bovendien kunnen met behulp van deze technologie de huidige communicatiesnelheden tussen gedistribueerde kwantumsystemen in de toekomst meer dan 1000 keer worden verhoogd.
Lees verder:
Een rode halo lichtte op boven Italië. Nu is de aard ervan uitgelegd
Genoemd naar een manier om de eetlust te verminderen zonder operatie
Chia-zaadexperiment bevestigt het beroemde wiskundige model van Alan Turing
Op de omslag: een artistieke illustratie van het gebruik van defecten in diamanten om afzonderlijke fotonen te genereren. Afbeelding: HU Berlijn, AG Integrierte Quantenphotonik